CN107064609A - 一种变电站雷电冲击预警装置 - Google Patents

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刘影
张有润
程琳
谢驰
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Abstract

一种变电站雷电冲击预警装置属于电气工程应用技术领域，目的是针对现有技术的不足而提供一种变电站雷电预警装置。本发明公开了一种变电站雷电冲击预警装置，该装置由其雷电电流检测单元(1)、光纤传输单元(2)、信号处理单元(3)和预警指示单元(4)组成。发明构造了一种雷电冲击预警装置，完成雷电对电气设备的冲击危害程度预警，即为变电站的电气设备及运检人员的安全防雷提供快速预警。

Description

一种变电站雷电冲击预警装置
技术领域
本发明涉及一种变电站雷电预警装置，属于电气工程应用中的高电压技术领域。
背景技术
变电站(特别是特高压、超高压大型变电站)是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽,现代变电站作为电力系统中对电能的电压、电流和功率进行变换或分配的场所。随着电力系统的飞速发展,变电站在给人们的生活带来便利的同时,其自身也存在着一定的安全隐患，而雷电就是影响变电站安全运行的重要因素之一。变电站如果遭受雷击,会严重损害变电站内的电气设备,甚至包括运行人员的安全,给国家和人民的财产带来严重的损失。因此,做好变电站的防雷保护措施是摆在我们面前的一个非常重要的大问题。
随着电网电压等级的提高，雷害事故往往会导致电网工况的恶化，引发变电站的雷击事故会更严重，往往导致大面积停电。其次，变电设备的内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具有自恢复功能，一旦因雷电过电压发生击穿，后果十分严重。因此，发明一种变电站雷电冲击预警装置，有助于保护变电站电气设备及人员安全，提高电力系统安全运行水平。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种雷电冲击变电站的预警装置。
本发明专利的目的由以下技术措施实现：
一种变电站雷电冲击预警装置，包括顺序连接的雷电电流检测单元、光纤传输单元、信号处理单元、预警指示单元。
上述技术方案，雷电电流检测单元包括包括探测线圈，避雷针设置在探测线圈内。
上述技术方案，探测线圈轴线应与构架避雷针的接地体和电气设备的接地体之间连线相交。
上述技术方案，光纤传输单元包括发光二极管，与发光二极管光连接的光纤，光纤另一端连接光敏三极管。
上述技术方案，信号处理单元包括单片机8096和直流电源。
上述技术方案，预警指示单元由双色发光二极管、喇叭。
本发明因为采用上述技术方案因此具备以下有益效果：
其特点是该装置利用雷电击中变电站配电装置构架上的避雷针(简称构架避雷针)时会在构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的大地中产生雷电冲击电流，雷电冲击电流会在构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的大地中产生暂态磁场，根据电磁感应原理，该暂态磁场会在埋设在构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的大地中的探测线圈上产生感应电势e(t)，通过测量该感应电势e(t)大小，能够快速地检测出在构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的雷电冲击电流iAB(t)和电位差VAB(t)，其中电位差为
VAB(t)＝RAB×iAB(t)≈RAB×k×e(t)(1)
在(1)式中，RAB为构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的大地电阻值，k为探测线圈上产生的感应电势e(t)与构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的雷电冲击电流iAB(t)相关的折算系数。通过对(1)式进行快速计算，评估在雷电冲击下构架避雷针的接地体与电气设备的接地体之间的电位差VAB(t)变化规律，防止构架避雷针对电气设备发生反击事故，并进行快速预警。因此，该装置为变电站受到雷电冲击的预警提供了一种快速、简便和安全的监测方法，为运行人员分析电气设备损伤状况提供了监测数据，并且能够为变电站的电气设备及运检人员的安全防雷提供快速预警，具有工程应用价值。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1雷电冲击预警装置结构图；
图2本发明结构框图；
图3为电路图；
1雷电电流检测单元、2光纤传输单元、3信号处理单元、4预警指示单元、5探测线圈、6信号导线、8发光二极管、9电阻、10光纤、11限流电阻、12光敏三极管、13导线、14单片机8096、15双色发光二极管、喇叭、17避雷针、18母线、19构架、20电气设备、21接地体A和电气设备的接地体B之间连线、22接地体A、23接地体B。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
一种变电站雷电冲击预警装置由雷电电流检测单元1、光纤传输单元2、信号处理单元3和预警指示单元4组成。其中，雷电电流检测单元1由探测线圈5、信号导线6和信号导线7组成，且埋设探测线圈5时其轴线应与构架避雷针的接地体A和电气设备的接地体B之间连线相交，以便探测线圈5在雷电冲击电流产生的暂态磁场作用下产生感应电势；光纤传输单元2由发光二极管8、电阻9、光纤、光敏三极管12、电阻11和直流电源17组成，其中电阻9和电阻11均为限流电阻；信号处理单元3由信号导线13、单片机8096和直流电源18组成，监控电位差VAB(t)的程序被存储在单片机8096的内存中，其主要分为三个模块，即参数(RAB、k)拟合模块、计算模块和预警模块；预警指示单元4由双色发光二极管15和喇叭16组成。该预警装置采用的光纤10具有抗电磁干扰、防水防潮和强绝缘特性，光纤10不仅能够有效地传输光信号，而且还起到防护雷电冲击所产生的过电压。
实施例
当实际运行中的变电站构架避雷针遭受雷电袭击后，会立刻在构架避雷针的接地体A和电气设备的接地体B之间的大地中产生雷电冲击电流，该雷电冲击电流在大地中产生的暂态磁场会在探测线圈5上感应出电势e(t)，电势e(t)通过电阻9限流后驱动发光二极管8发光，发光二极管8发的光通过光纤10传输到光敏三极管12的基极上，光敏三极管12导通，则电阻11的电位信号发生变化，并且单片机8096通过信号导线13采集到电阻11的电位信号，然后通过存储在单片机8096的内存中电位差VAB(t)的计算程序快速处理计算，当电位差VAB(t)值超过安全值时，单片机8096控制双色发光二极管15发出红光闪烁且喇叭16发出警报声进行预警，相反当电位差VAB(t)值未超过安全值时，则双色发光二极管15发出绿光闪烁且喇叭16无声。因此，该装置为变电站的电气设备及运检人员的安全防雷提供了快速预警。

Claims (6)

1.一种变电站雷电冲击预警装置，其特征在于：包括顺序连接的雷电电流检测单元、光纤传输单元、信号处理单元、预警指示单元。
2.根据权利要求1所述的一种变电站雷电冲击预警装置，其特征在于：雷电电流检测单元包括探测线圈(5)，避雷针设置在探测线圈(5)内。
3.根据权利要求1所述的一种变电站雷电冲击预警装置，其特征在于：探测线圈(5)的轴线与构架避雷针的接地体和电气设备的接地体之间连线(21)相交。
4.根据权利要求1所述的一种变电站雷电冲击预警装置，其特征在于：光纤传输单元(2)包括发光二极管(8)，与发光二极管(8)光连接的光纤(10)，光纤(10)另一端连接光敏三极管(12)。
5.根据权利要求1所述的一种变电站雷电冲击预警装置，其特征在于：信号处理单元(3)包括单片机8096(14)和直流电源(18)。
6.根据权利要求1所述的一种变电站雷电冲击预警装置，其特征在于：预警指示单元(4)由双色发光二极管(15)、喇叭(16)。
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