CN210894507U - 一种基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够实现在线测量且能够为真实自然雷电冲击下接地电阻的分析提供真实的数据支撑的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置。该装置包括第一传感器CH1、第二传感器CH2、第三传感器CH3、第四传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片、供电单元；该装置实现雷击远程故障定位，解决了人员测量实施困难的问题；能真实反映接地电阻对雷电流泄放能力的影响。适合在在线监测领域推广应用。

Description

一种基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置

技术领域

本实用新型涉及在线监测领域，具体涉及一种基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置。

背景技术

现有接地电阻的测量绝大多数都是测量工频接地电阻，但是冲击接地电阻才是真正影响雷击反击概率的关键因素。受冲击电流在大地中的散流行为特征的影响,冲击接地电阻与工频接地电阻之间存在较大的差异,所以在工程实际中就出现了输电杆塔工频接地电阻值合格, 而在输电线路遭受雷击时却不能发挥其有效作用,致使线路出现跳闸的现象。

目前的冲击接地电阻测量，需要将体积巨大的冲击电流发生器运到现场，测量极其困难。因而实际极少采用测量冲击接地电阻的方法来评判接地的情况，也无法真实的反映接地网对真实雷电的泄流能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现冲击接地电阻的在线测量且能够为真实自然雷电冲击下接地电阻的分析提供了真实的数据支撑的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：该基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，包括第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片、供电单元；

所述第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4分别用于采集通过接地体的雷电流信号，所述分压器用于采集接地体到地网外大地上的过电压值；

所述第一雷电流传感器CH1的输出端、第二雷电流传感器CH2的输出端、第三雷电流传感器CH3的输出端、第四雷电流传感器CH4的输出端分别与第一积分器的输入端、第二积分器的输入端、第三积分器的输入端、第四积分器的输入端相连；

所述第一积分器的输出端、第二积分器的输出端、第三积分器的输出端、第四积分器的输出端分别与第一峰值保持电路的输入端、第二峰值保持电路的输入端、第三峰值保持电路的输入端、第四峰值保持电路的输入端相连，所述分压器的输出端与第五峰值保持电路的输入端相连；

所述逻辑或门OR的输入端分别与第一雷电流传感器CH1的输出端、第二雷电流传感器 CH2的输出端、第三雷电流传感器CH3的输出端、第四雷电流传感器CH4的输出端相连，所述逻辑或门OR的输出端与触发电路Trig的输入端相连；

所述触发电路Trig的输出端、第一峰值保持电路的输出端、第二峰值保持电路的输出端、第三峰值保持电路的输出端、第四峰值保持电路的输出端分别与第一ADC芯片相连；所述第五峰值保持电路的输出端、触发电路Trig的输出端分别与第二ADC芯片相连；

所述显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片分别与MCU芯片相连，所述供电单元分别与第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片供电连接。

进一步的是，所述第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器 CH3、第四雷电流传感器CH4均为H-FCT-350罗氏线圈电流传感器。

进一步的是，所述显示模块为OLED显示屏。

进一步的是，所述输入模块为按键。

进一步的是，所述无线通信模块为GPRS模块。

进一步的是，所述存储模块为W25Q256FLASH存储器。

进一步的是，所述MCU芯片为STM32F103芯片。

进一步的是，所述第一ADC芯片、第二ADC芯片均为ADC3422芯片。

进一步的是，所述供电单元包括蓄电池、太阳能板，所述蓄电池通过充电控制器与太阳能板相连。

进一步的是，所述分压器采用PVM-100高频分压器。

本实用新型的有益效果：该基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置在使用时，当第一雷电流传感器CH1感应到通过接地体的雷电流脉冲信号并将其分别传递给第一积分器、逻辑或门OR，当第二雷电流传感器CH2感应到通过接地体的雷电脉冲流信号并将其分别传递给第二积分器、逻辑或门OR，当第三雷电流传感器CH3感应到通过接地体的雷电流脉冲信号并将其分别传递给第三积分器、逻辑或门OR，当第四雷电流传感器CH4感应到通过接地体的雷电流脉冲信号并将其传递给第四积分器、逻辑或门OR，当第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4任一路雷电流传感器捕捉到通过接地体的雷电流信号时，逻辑或门OR输出1，由触发电路Trig触发第一ADC芯片和第二ADC 芯片采样；第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器分别将采集到的通过接地体的雷电流脉冲信号还原为真实的雷电流信号并转换为可测量的范围值，之后分别传递给第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路将测量的雷电流峰值进行长时间的保持，便于第一ADC芯片采集雷电流幅值，分压器感应到接地体到地网外大地上的过电压脉冲信号时采集并将其还原为真实的过电压信号并转换为可测量的范围值，之后传递给第五峰值保持电路将测量的过电压峰值进行长时间的保持，便于第二ADC芯片采集过电压幅值，第一ADC芯片和第二ADC芯片将采集到的雷电流幅值和过电压幅值数据传递给MCU芯片，MCU芯片利用雷电流幅值和过电压幅值计算得到四个接地体的冲击接地电阻和整个地网的冲击接地电阻值，并将数据存储在存储模块中，之后将数据通过无线通信模块发送至远端的服务器，显示模块和输入模块为人机交互设计，可以在监测终端查看监测到的数据并进行通信参数、时间、设备信息的设置，该基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置采用在线监测技术，在线监测的实现对输电杆塔、变电站、通信铁塔等的雷击特性，实现雷击远程故障定位，同时利用自然界雷电流的监测来实现冲击接地电阻的测量，解决了人员测量实施困难的问题；综合了雷电流幅值监测、雷电过电压监测来测量冲击接地电阻，能真实反映接地电阻对雷电流泄放能力的影响；对雷击故障定位、雷击过电压分析提供数据支撑；对接地整改提供数据分析。

附图说明

图1是本实用新型所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置的框架结构示意图；

图2是本实用新型所述的供电单元结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

如图1、2所示，该基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，包括第一雷电流传感器 CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片、供电单元；

所述第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4分别用于采集通过接地体的雷电流信号，所述分压器用于采集接地体到地网外大地上的过电压值；

所述第一雷电流传感器CH1的输出端、第二雷电流传感器CH2的输出端、第三雷电流传感器CH3的输出端、第四雷电流传感器CH4的输出端分别与第一积分器的输入端、第二积分器的输入端、第三积分器的输入端、第四积分器的输入端相连；

所述第一积分器的输出端、第二积分器的输出端、第三积分器的输出端、第四积分器的输出端分别与第一峰值保持电路的输入端、第二峰值保持电路的输入端、第三峰值保持电路的输入端、第四峰值保持电路的输入端相连，所述分压器的输出端与第五峰值保持电路的输入端相连；

所述逻辑或门OR的输入端分别与第一雷电流传感器CH1的输出端、第二雷电流传感器 CH2的输出端、第三雷电流传感器CH3的输出端、第四雷电流传感器CH4的输出端相连，所述逻辑或门OR的输出端与触发电路Trig的输入端相连；

所述触发电路Trig的输出端、第一峰值保持电路的输出端、第二峰值保持电路的输出端、第三峰值保持电路的输出端、第四峰值保持电路的输出端分别与第一ADC芯片相连；所述第五峰值保持电路的输出端、触发电路Trig的输出端分别与第二ADC芯片相连；

所述显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片分别与MCU芯片相连，所述供电单元分别与第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片供电连接。

该基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置在使用时，当第一雷电流传感器CH1感应到通过接地体的雷电流脉冲信号并将其分别传递给第一积分器、逻辑或门OR，当第二雷电流传感器CH2感应到通过接地体的雷电脉冲流信号并将其分别传递给第二积分器、逻辑或门OR，当第三雷电流传感器CH3感应到通过接地体的雷电流脉冲信号并将其分别传递给第三积分器、逻辑或门OR，当第四雷电流传感器CH4感应到通过接地体的雷电流脉冲信号并将其传递给第四积分器、逻辑或门OR，当第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4任一路雷电流传感器捕捉到通过接地体的雷电流信号时，逻辑或门OR输出1，由触发电路Trig触发第一ADC芯片和第二ADC芯片采样；第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器分别将采集到的通过接地体的雷电流脉冲信号还原为真实的雷电流信号并转换为可测量的范围值，之后分别传递给第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路将测量的雷电流峰值进行长时间的保持，便于第一ADC芯片采集雷电流幅值，分压器感应到接地体到地网外大地上的过电压脉冲信号时采集并将其还原为真实的过电压信号并转换为可测量的范围值，之后传递给第五峰值保持电路将测量的过电压峰值进行长时间的保持，便于第二ADC芯片采集过电压幅值，第一ADC芯片和第二ADC芯片将采集到的雷电流幅值和过电压幅值数据传递给MCU芯片，MCU 芯片利用雷电流幅值和过电压幅值计算得到四个接地体的冲击接地电阻和整个地网的冲击接地电阻值，并将数据存储在存储模块中，之后将数据通过无线通信模块发送至远端的服务器，显示模块和输入模块为人机交互设计，可以在监测终端查看监测到的数据并进行通信参数、时间、设备信息的设置，该基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置采用在线监测技术，在线监测的实现对输电杆塔、变电站、通信铁塔等的雷击特性，实现雷击远程故障定位，同时利用自然界雷电流的监测来实现冲击接地电阻的测量，解决了人员测量实施困难的问题；综合了雷电流幅值监测、雷电过电压监测来测量冲击接地电阻，能真实反映接地电阻对雷电流泄放能力的影响；对雷击故障定位、雷击过电压分析提供数据支撑；对接地整改提供数据分析。

在上述实施方式中，所述第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4均为H-FCT-350罗氏线圈电流传感器。所述显示模块为OLED 显示屏。所述输入模块为按键。所述无线通信模块可以是2G(NBIOT)、3G、4G、5G等付费通讯方式，也可以是Lora、微波等免费通讯方式，用于提供数据的无线传输通道，可以将装置获取的数据远程传输至控制中心；可以用于传输控制中心的操作指令，作为优选的，所述无线通信模块为GPRS模块。进一步的是，所述存储模块为W25Q256FLASH存储器。所述MCU 芯片为STM32F103芯片。所述第一ADC芯片、第二ADC芯片均为ADC3422芯片。所述分压器采用PVM-100高频分压器。

另外，供电单元用于提供装置工作所需的电源，为适应野外在线监测装置的要求，供电单元采用太阳能板供电，太阳能板通过充电控制器为蓄电池充电，确保监测装置能长期运行。

Claims (10)

1.一种基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：包括第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片、供电单元；

所述第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4分别用于采集通过接地体的雷电流信号，所述分压器用于采集接地体到地网外大地上的过电压值；

所述第一雷电流传感器CH1的输出端、第二雷电流传感器CH2的输出端、第三雷电流传感器CH3的输出端、第四雷电流传感器CH4的输出端分别与第一积分器的输入端、第二积分器的输入端、第三积分器的输入端、第四积分器的输入端相连；

所述第一积分器的输出端、第二积分器的输出端、第三积分器的输出端、第四积分器的输出端分别与第一峰值保持电路的输入端、第二峰值保持电路的输入端、第三峰值保持电路的输入端、第四峰值保持电路的输入端相连，所述分压器的输出端与第五峰值保持电路的输入端相连；

所述逻辑或门OR的输入端分别与第一雷电流传感器CH1的输出端、第二雷电流传感器CH2的输出端、第三雷电流传感器CH3的输出端、第四雷电流传感器CH4的输出端相连，所述逻辑或门OR的输出端与触发电路Trig的输入端相连；

所述触发电路Trig的输出端、第一峰值保持电路的输出端、第二峰值保持电路的输出端、第三峰值保持电路的输出端、第四峰值保持电路的输出端分别与第一ADC芯片相连；所述第五峰值保持电路的输出端、触发电路Trig的输出端分别与第二ADC芯片相连；

所述显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片分别与MCU芯片相连，所述供电单元分别与第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4、第一积分器、第二积分器、第三积分器、第四积分器、逻辑或门OR、分压器、第一峰值保持电路、第二峰值保持电路、第三峰值保持电路、第四峰值保持电路、第五峰值保持电路、触发电路Trig、显示模块、输入模块、无线通信模块、存储模块、第一ADC芯片、第二ADC芯片、MCU芯片供电连接。

2.如权利要求1所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述第一雷电流传感器CH1、第二雷电流传感器CH2、第三雷电流传感器CH3、第四雷电流传感器CH4均为H-FCT-350罗氏线圈电流传感器。

3.如权利要求2所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述显示模块为OLED显示屏。

4.如权利要求3所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述输入模块为按键。

5.如权利要求4所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述无线通信模块为GPRS模块。

6.如权利要求5所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述存储模块为W25Q256FLASH存储器。

7.如权利要求6所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述MCU芯片为STM32F103芯片。

8.如权利要求7所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述第一ADC芯片、第二ADC芯片均为ADC3422芯片。

9.如权利要求8所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述供电单元包括蓄电池、太阳能板，所述蓄电池通过充电控制器与太阳能板相连。

10.如权利要求9所述的基于雷电流监测的冲击接地电阻测量装置，其特征在于：所述分压器采用PVM-100高频分压器。

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