CN106899012A - 一种有源智能引雷系统 - Google Patents

Abstract

一种有源智能引雷系统，包括系统远程监控单元，所述系统远程监控单元分别通过导线与雷电信号采集识别单元、高压引雷单元和接闪泄流接地单元连接，接闪泄流接地单元通过导线与高压引雷单元连接。实现对雷电中的电荷量和电荷极性等信号进行快速准确实时检测，及时对引雷避雷针进行冲高压，主动将雷电引入引雷避雷针上，通过接闪泄流接地单元将雷电电流引入大地，实现智能引雷，有效降低雷电对保护物体的不利影响。

Description

一种有源智能引雷系统

技术领域：

本发明涉及防雷技术领域，具体涉及一种有源智能引雷系统。

背景技术：

雷电是威胁人类最为严重的八大自然灾害之一，雷电产生的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应，使其能在瞬间产生巨大的破坏作用，常常造成人员的伤亡，击毁建筑物、配电系统、通信设备、引起森林火灾，造成计算机信息系统中断、仓储、炼油厂、油田等燃烧甚至爆炸，危害人民财产和人身安全，对航空航天等运载工具也有巨大威胁。

为了消除雷电危害，通常采用接闪杆、消雷阵列和综合有源及无源等离子拒雷装置等技术手段。260多年来国际防雷界主要沿用的是富兰克林发明的接闪杆(避雷针)，吸引雷云电场集中于其金属针而增大针端电场强度，使雷云电场击穿金属针而将强大的雷电流经其接地体泄放入地，降低了雷电的危害，但接闪杆也带来反击、跨步电压、接处电压和对强弱电系统的电磁脉冲感应过电压损坏等负面危害；消雷阵列(消雷器)是在雷云电场作用下产生等离子体，中和雷云电荷，由于自屏蔽效应使其产生的等离子体远不足以消雷，导致其消雷失败机率较高，尤其是通流量不够的半导体消雷器自身常被雷电击毁；综合有源及无源等离子拒雷装置很好的解决了消雷阵列发散电流不足的问题，但其存在有源等离子发生器技术复杂、整体成本高及设备维护困难等问题。

发明内容：

本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种有源智能引雷系统，它具有主动引雷、引雷成功率高、成本低、适用范围广等优点，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种有源智能引雷系统，包括系统远程监控单元，所述系统远程监控单元分别通过导线与雷电信号采集识别单元、高压引雷单元和接闪泄流接地单元连接，接闪泄流接地单元通过导线与高压引雷单元连接。

所述系统远程监控单元包括PLC控制器、操作按钮和液晶显示器，PLC控制器分别与操作按钮和液晶显示器连接。

所述雷电信号采集识别单元包括用于检测电荷量的雷电感应装置和用于检测电荷极性的雷电采集装置，雷电感应装置和雷电采集装置分别通过导线与PLC控制器连接。

所述雷电感应装置为雷电感应器，雷电感应器包括两个用于接受雷电电波的框形天线。

所述雷电采集装置包括依次相连的采集探头、整流装置、频率选择器和发送终端，发送终端通过导线与PLC控制器连接。

所述整流装置包括两条单通方向相反设置的单通支路，单通支路两端分别连接采集探头和频率选择器。

所述高压引雷单元包括双边充电装置和引雷避雷针，所述引雷避雷针与双边充电装置连接。

所述引雷避雷针包括一根接闪主针和若干根接闪副针，所述接闪副针与接闪主针呈45度夹角设置。

所述双边充电装置包括依次串联连接的熔断器、控制开关、调压器和变压器，所述变压器输出二端口中的一端与大地连接，另一端依次串联有保护电阻和双边冲压电路，所述控制开关与PLC控制器连接。

所述双边冲压电路包括并联设置的正高压充电电路和负高压充电电路，所述正高压充电电路包括正硅堆，正硅堆通过正高压电容器与大地连接，正高压电容器的高压端通过导线分别与第一放电球隙和第三放电球隙连接，第一放电球隙与放电极板连接，第三放电球隙与大地连接；所述负高压充电电路包括负硅堆，负硅堆通过负高压电容器与大地连接，负高压电容器的高压端通过导线分别与第二放电球隙和第四放电球隙连接，第二放电球隙与放电极板连接，第四放电球隙与大地连接，放电极板通过放电电容器与大地连接，放电电容器的高压端通过导线与引雷避雷针连接，所述第一放电球隙、第二放电球隙、第三放电球隙和第四放电球隙分别通过导线与PLC控制器连接。

所述接闪泄流接地单元包括绝缘套管，绝缘套管内设有金属传导杆，金属传导杆一端与引雷避雷针连接，另一端与引下线连接，引下线与计数器连接，计数器通过接地线与大地连接，计数器通过导线还与PLC控制器连接。

本发明采用上述方案，针对现有引雷设备在实际使用时存在的技术问题，设计了一种有源智能引雷系统，通过设计系统远程监控单元、雷电信号采集识别单元、高压引雷单元和接闪泄流接地单元，实现对雷电中的电荷量和电荷极性等信号进行快速准确实时检测，及时对引雷避雷针进行冲高压，主动将雷电引入引雷避雷针上，通过接闪泄流接地单元将雷电电流引入大地，实现智能引雷，有效降低雷电对保护物体的不利影响；通过设计PLC控制器、操作按钮及显示器等设备，实现及时准确的对整体系统进行发送指令和监控；通过设计双边充电装置，实现快速对引雷避雷针进行冲正高压或负高压；通过设计接闪泄流接地单元，实现将雷电流快速引入大地，降低对本系统设备的损坏。

附图说明：

图1是本发明引雷系统结构示意图；

图2是本发明雷电信号采集识别单元结构示意图；

图3是本发明高压引雷单元结构示意图；

图4是本发明接闪泄流接地单元结构示意图；

其中，1、雷电信号采集识别单元，101、雷电感应器，102、采集探头，103、整流装置，104、频率选择器，105、发生终端，2、系统远程监控单元，201、plc控制器，3、高压引雷单元，301、熔断器，302、控制开关，303、调压器，304、变压器，305、保护电阻，306、正硅堆，307、正高压电容器，308、第一放电球隙，309、第三放电球隙，310、负硅堆，311、负高压电容器，312、第二放电球隙，313、第四放电球隙，314、放电极板，315、放电电容器，316、引雷避雷针，317、接闪主针，318、接闪副针，4、接闪泄流接地单元，401、绝缘套管，402、金属传导杆，403、引下线，404、计数器，405、接地线，5、大地。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1-4所示，一种有源智能引雷系统，包括系统远程监控单元2，系统远程监控单元2分别通过导线与雷电信号采集识别单元1、高压引雷单元3和接闪泄流接地单元4连接，接闪泄流接地单元4通过导线与高压引雷单元3连接，通过设计系统远程监控单元2、雷电信号采集识别单元1、高压引雷单元3和接闪泄流接地单元4，实现对雷电中的电荷量和电荷极性等信号进行快速准确实时检测，及时对引雷避雷针316进行冲高压，主动将雷电引入引雷避雷针316上，通过接闪泄流接地单元4将雷电电流引入大地，实现智能引雷，有效降低雷电对保护物体的不利影响。

系统远程监控单元2包括PLC控制器201、操作按钮和液晶显示器，PLC控制器201分别与操作按钮和液晶显示器连接，通过设计PLC控制器201、操作按钮及显示器等设备，实现及时准确的对整体系统进行发送指令和监控。

雷电信号采集识别单元1包括用于检测电荷量的雷电感应装置和用于检测电荷极性的雷电采集装置，雷电感应装置和雷电采集装置分别通过导线与PLC控制器201连接。

雷电感应装置为雷电感应器101，雷电感应器101包括两个用于接受雷电电波的框形天线。

雷电采集装置包括依次相连的采集探头102、整流装置103、频率选择器104和发送终端105，发送终端105通过导线与PLC控制器201连接。

整流装置103包括两条单通方向相反设置的单通支路，单通支路两端分别连接采集探头102和频率选择器104。

高压引雷单元3包括双边充电装置和引雷避雷针316，引雷避雷针316与双边充电装置连接。

引雷避雷针316包括一根接闪主针317和若干根接闪副针318，接闪副针318与接闪主针317呈45度夹角设置。

双边充电装置包括依次串联连接的熔断器301、控制开关302、调压器303和变压器304，变压器304输出二端口中的一端与大地5连接，另一端依次串联有保护电阻305和双边冲压电路，控制开关302与PLC控制器201连接，通过设计双边充电装置，实现快速对引雷避雷针316进行冲正高压或负高压。

双边冲压电路包括并联设置的正高压充电电路和负高压充电电路，正高压充电电路包括正硅堆306，正硅堆306通过正高压电容器307与大地5连接，正高压电容器307的高压端通过导线分别与第一放电球隙308和第三放电球隙309连接，第一放电球隙308与放电极板314连接，第三放电球隙309与大地5连接；负高压充电电路包括负硅堆310，负硅堆310通过负高压电容器311与大地5连接，负高压电容器311的高压端通过导线分别与第二放电球隙312和第四放电球隙313连接，第二放电球隙312与放电极板314连接，第四放电球隙313与大地5连接，放电极板314通过放电电容器315与大地5连接，放电电容器315的高压端通过导线与引雷避雷针316连接，第一放电球隙308、第二放电球隙312、第三放电球隙309和第四放电球隙313分别通过导线与PLC控制器201连接。

接闪泄流接地单元4包括绝缘套管401，绝缘套管401内设有金属传导杆402，金属传导杆402一端与引雷避雷针316连接，另一端与引下线403连接，引下线403与计数器404连接，计数器404通过接地线405与大地5连接，计数器404通过导线还与PLC控制器201连接，通过设计接闪泄流接地单元4，实现将雷电流快速引入大地，降低对本系统设备的损坏。

本发明的工作过程：

首先将本申请的引雷系统安装在建筑物附近，当有雷电天气时，雷电感应器101检测云层中的电荷量，雷电采集装置检测云层中电荷的极性，并将电荷量和电荷极性采集信息传输给PLC控制器201，假定云层电荷极性为负，当电荷量达到设定危险数值时，控制开关302闭合，通过调压器303、变压器304给高压部分进行充电，变压器304输出经保护电阻305、正硅堆306和负硅堆310单边整流后给正高压电容器307和负高压电容器311充电，负高压电容器311通过第四放电球隙313向大地5进行放电，正高压电容器307通过第一放电球隙308向放电极板314放电，然后将正高压存储在放电电容器315上，放电电容器315再将正高压存储在引雷避雷针316上，带负电荷的云层不断积聚负电荷，当负电荷量积聚到一定数量时，就会击穿空气与引雷避雷针316之间形成雷电流，由于建筑物带电量为零，而引雷避雷针316上存储与云层电荷极性相反的高电压，根据库伦定律可知，雷电优先发生在引雷避雷针316上，引雷避雷针316上的雷电流通过接闪泄流接地单元4导入大地5，从而实现保护建筑物的目的。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种有源智能引雷系统，其特征在于：包括系统远程监控单元，所述系统远程监控单元分别通过导线与雷电信号采集识别单元、高压引雷单元和接闪泄流接地单元连接，接闪泄流接地单元通过导线与高压引雷单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述系统远程监控单元包括PLC控制器、操作按钮和液晶显示器，PLC控制器分别与操作按钮和液晶显示器连接。

3.根据权利要求1所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述雷电信号采集识别单元包括用于检测电荷量的雷电感应装置和用于检测电荷极性的雷电采集装置，雷电感应装置和雷电采集装置分别通过导线与PLC控制器连接；所述雷电感应装置为雷电感应器，雷电感应器包括两个用于接受雷电电波的框形天线；所述雷电采集装置包括依次相连的采集探头、整流装置、频率选择器和发送终端，发送终端通过导线与PLC控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述整流装置包括两条单通方向相反设置的单通支路，单通支路两端分别连接采集探头和频率选择器。

5.根据权利要求1所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述高压引雷单元包括双边充电装置和引雷避雷针，所述引雷避雷针与双边充电装置连接；所述引雷避雷针包括一根接闪主针和若干根接闪副针，所述接闪副针与接闪主针呈45度夹角设置。

6.根据权利要求5所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述双边充电装置包括依次串联连接的熔断器、控制开关、调压器和变压器，所述变压器输出二端口中的一端与大地连接，另一端依次串联有保护电阻和双边冲压电路，所述控制开关与PLC控制器连接。

7.根据权利要求6所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述双边冲压电路包括并联设置的正高压充电电路和负高压充电电路，所述正高压充电电路包括正硅堆，正硅堆通过正高压电容器与大地连接，正高压电容器的高压端通过导线分别与第一放电球隙和第三放电球隙连接，第一放电球隙与放电极板连接，第三放电球隙与大地连接；所述负高压充电电路包括负硅堆，负硅堆通过负高压电容器与大地连接，负高压电容器的高压端通过导线分别与第二放电球隙和第四放电球隙连接，第二放电球隙与放电极板连接，第四放电球隙与大地连接，放电极板通过放电电容器与大地连接，放电电容器的高压端通过导线与引雷避雷针连接，所述第一放电球隙、第二放电球隙、第三放电球隙和第四放电球隙分别通过导线与PLC控制器连接。

8.根据权利要求1所述的一种有源智能引雷系统，其特征在于：所述接闪泄流接地单元包括绝缘套管，绝缘套管内设有金属传导杆，金属传导杆一端与引雷避雷针连接，另一端与引下线连接，引下线与计数器连接，计数器通过接地线与大地连接，计数器通过导线还与PLC控制器连接。