CN108802546A - 一种防雷装置监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防雷装置监测系统，包括雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统、储能系统、线路检测系统、数据采集系统和服务器，所述储能系统分别与雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统和线路检测系统电性连接。本发明可以方便的对防雷装置进行远程实时监控，因此可以实时的掌握防雷装置各个部件的工作状态，精确的判断电力线路中有无电流通过，进而达到判断线路通断的目的，能够对雷击电流的参数特性进行准确实时的检测，不需要外部电力供应就能够对雷击电流进行检测，为建筑物可靠防雷提供了有力保障。

Description

一种防雷装置监测系统

技术领域

本发明涉及防雷技术领域，具体地说是一种防雷装置监测系统。

背景技术

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象，雷电如果击中建筑物或者建筑物附近，会对人、建筑物本身、其内部设备以及服务设施造成损害，因此必须采用防雷装置，目前的防雷装置主要由接闪器、引下线和接地网组成。

接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出部位把雷电引向自身，承接直击雷放电，接闪器的雷电流数据可以反映出当地的雷击情况，只检测雷电流的峰值，而忽略或默认雷电流的波形函数的方式过于简化，有时甚至根本无法反映出雷电流的能量大小的问题。进而造成设计人员设计出的防雷措施存在偏差，因此雷电流数据的检测对采取恰当的防雷措施很有帮助。

避雷器是雷防雷装置的关键器件，当避雷器遭受雷击浪涌电流或长期使用，必然出现老化、劣化及损坏等状态，其状态的好坏则直接影响其防护效果，目前的避雷器只能依靠人工到现场检查设备的失效显示，从而判断设备是否需要更换维护，但是对于石油石化等易燃易爆场所，雷电浪涌及过电压保护设备具有分布广、站点多、位置偏的特点，要做到维护人员到达每台浪涌保护器的现场进行检查，难度很大而且成本很高。

接地网起着工作接地、保护接地和防雷接地的作用，但是由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置也会被逐步腐蚀，导致接地电阻不断升高，对设备和人身安全、设备正常运行带来安全隐患。目前接地电阻的测量主要靠人工定期或不定期手动测量，进行一次测量不仅需要花费大量的时间和资金，而且测试结果的准确性得不到保证。

防雷与接地是一个统一的整体。无论是对直击雷的防护，还是对雷电过电压和雷电电涌的防护，总是要把雷电流传入大地。因此，没有良好的接地装置，各种防雷措施就不能发挥令人满意的保护作用，接地装置的性能将直接决定着防雷保护措施的实际效果。如何判断接地装置的好坏，就需要对接地装置通路中的电流进行检测，对装置内部的导通电流情况进行检测，即可判断防雷装置的好坏。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种防雷装置监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种防雷装置监测系统，包括雷电流检测系统、接地电阻检测系统和避雷器监测系统，其特征在于：所述防雷装置监测系统还包括储能系统、线路检测系统、数据采集系统和服务器，

所述雷电流检测系统包括接闪器和雷电流检测装置，所述接闪器与雷电流检测装置电性连接；所述雷电流检测装置用来采集接闪器的雷电流数据，并进行分析处理后发送数据采集系统；

所述接地电阻检测系统包括接地电阻和接地电阻检测仪，所述接地电阻检测仪用来检测接地电阻的电阻值，并将电阻值发送至数据采集系统；

所述避雷器监测系统用于检测避雷器内部防雷元件的工作状态，并将防雷元件的工作状态发送至数据采集系统；

所述储能系统用于储存雷电能量，所述储能系统分别与雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统和线路检测系统电性连接；

所述线路检测系统用于检测线路通断，并将检测信号发送至数据采集系统；

所述数据采集系统用于接收接闪器的雷电流数据、接地电阻的电阻值、避雷器防雷元件的工作状态、线路的通断状态，并将接闪器的雷电流数据、接地电阻的电阻值、避雷器防雷元件的工作状态、线路的通断状态发送至服务器；

所述服务器用于接收数据采集系统发送的数据，并将数据发送至计算机终端显示。

优选的，所述储能系统包括储能电路和储能蓄电池，所述储能蓄电池为雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统、线路检测系统提供电源，所述储能电路包括耦合设置于防雷设施的取能线圈和取能处理电路，所述取能线圈与取能处理电路电性连接，取能处理电路与储能蓄电池电性连接。

进一步的，所述取能处理电路包括与取能线圈电性连接的整流滤波电路、与整流滤波电路电性连接的限压保护单元、与限压保护单元电性连接的稳压单元和与稳压单元电性连接的DC/DC电路，所述DC/DC电路输出端与储能蓄电池电性连接。

优选的，所述雷电流检测系统包括雷电流采样单元、采样电流整流单元、采样电流存储单元、采样电流分析单元和输出单元，

所述雷电流采样单元用以对引入线路中的雷电流进行采样，且采样电流与雷电流成固定比例；

所述采样电流整理单元的输入端与所述雷电流采样单元的输出端连接，用以对采样电流进行整理处理；

所述采样电流存储单元的输入端与所述采样电流整理装置的输出端连接，对整流后的采样电流的电荷进行存储，且所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；

所述采样电流分析单元的输入端与所述采样电流存储单元的输出端连接，检测所述存储的总电荷量的电压值、计算出雷电流的总电荷量并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，最后计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值；

所述输出单元输出雷电流峰值至数据采集系统。

优选的，所述线路检测系统包括线路检测模块和光感传感器，所述线路检测模块包括第一三极管V1、检测元件M、电位器RP1，所述检测元件M连接第一三极管V1的基极和第二二极管D2的阴极，第一三极管V1的集电极连接第一二极管D1的阴极、第二三极管V2的集电极、第三三极管V3的集电极、电阻R1和蓄电池E的正极，第一三极管V1的发射极连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极连接第三三极管V3的基极，第三三极管V3的发射极连接电位器RP1的滑动端，第二二极管D2的阳极连接光感传感器、线路检测蓄电池E的负极、电位器RP1的一个固定端和储能蓄电池，电位器RP1的另一个固定端连接第四三极管V4的基极，第四三极管V4的集电极连接电阻R1的另一端，第一二极管D1的阳极连接储能蓄电池的另一端，所述第四三极管V4的发射极连接光感传感器，所述光感传感器发送信号至数据采集系统。

进一步的，所述光感传感器包括发光第三二极管D3和信号发送器，所述第四三极管V4的发射极连接发光第三二极管D3的阳极，所述第二二极管D2的阳极连接发光第三二极管D3的阴极。

本发明可以方便的对防雷装置进行远程实时监控，因此可以实时的掌握防雷装置各个部件的工作状态，精确的判断电力线路中有无电流通过，进而达到判断线路通断的目的，能够对雷击电流的参数特性进行准确实时的检测，准确性高，不需要外部电力供应就能够对雷击电流进行检测，可靠性高，为建筑物可靠防雷提供了有力保障，同时，本发明实现了防雷装置各个部件工作状态的自动化采集，节约了人力成本，节约电能和成本低。工作不需外部供电，运行稳定，响应速度快，能够确保对雷击长期稳定地实时监测。

附图说明

构成本发明的一部分附图用来提供对本发明的进一步理解。在附图中：

图1是本发明一种防雷装置监测系统的结构框图。

图2是本发明储能系统的流程框图。

图3是本发明雷电流检测系统的流程框图。

图4是本发明线路检测系统的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种防雷装置监测系统，包括雷电流检测系统、接地电阻检测系统和避雷器监测系统，所述防雷装置监测系统还包括储能系统、线路检测系统、数据采集系统和服务器，

所述雷电流检测系统包括接闪器和雷电流检测装置，所述接闪器与雷电流检测装置电性连接；所述雷电流检测装置用来采集接闪器的雷电流数据，并进行分析处理后发送数据采集系统；

所述接地电阻检测系统包括接地电阻和接地电阻检测仪，所述接地电阻检测仪用来检测接地电阻的电阻值，并将电阻值发送至数据采集系统；

所述避雷器监测系统用于检测避雷器内部防雷元件的工作状态，并将防雷元件的工作状态发送至数据采集系统；

所述储能系统用于储存雷电能量，所述储能系统分别与雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统和线路检测系统电性连接；

所述线路检测系统用于检测线路通断，并将检测信号发送至数据采集系统；

所述数据采集系统用于接收接闪器的雷电流数据、接地电阻的电阻值、避雷器防雷元件的工作状态、线路的通断状态，并将接闪器的雷电流数据、接地电阻的电阻值、避雷器防雷元件的工作状态、线路的通断状态发送至服务器；由于雷击电流很大，会产生较强的电磁干扰，为了使数据采集系统正常工作，应该考虑数据采集系统自身的电磁防护，将数据采集系统设置在电磁屏蔽罩内以防止电磁干扰。

所述服务器用于接收数据采集系统发送的数据，并将数据发送至计算机终端显示。

如图2所示，所述储能系统包括储能电路和储能蓄电池，所述储能蓄电池为雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统、线路检测系统提供电源，所述储能电路包括耦合设置于防雷设施的取能线圈和取能处理电路，所述取能线圈与取能处理电路电性连接，取能处理电路与储能蓄电池电性连接。所述取能处理电路包括与取能线圈电性连接的整流滤波电路、与整流滤波电路电性连接的限压保护单元、与限压保护单元电性连接的稳压单元和与稳压单元电性连接的DC/DC电路，所述DC/DC电路输出端与储能蓄电池电性连接。

所述取能线圈为罗氏线圈；

所述整流滤波电路用以对取能线圈获取的电流进行整流滤波；

所述限压保护单元用以限压保护电路，能够保证储能系统能够持续稳定工作，避免受到雷击时的高点压大电流的冲击；

所述稳压单元用以对限压保护单元输出的电压进一步稳压；

所述DC/DC电路用以对稳压单元的输出电压进行变换，并输出电压至储能蓄电池；

如图3所示，所述雷电流检测系统包括雷电流采样单元、采样电流整流单元、采样电流存储单元、采样电流分析单元和输出单元，

所述雷电流采样单元用以对引入线路中的雷电流进行采样，且采样电流与雷电流成固定比例；

所述采样电流整理单元的输入端与所述雷电流采样单元的输出端连接，用以对采样电流进行整理处理；

所述采样电流存储单元的输入端与所述采样电流整理装置的输出端连接，对整流后的采样电流的电荷进行存储，且所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；

所述采样电流分析单元的输入端与所述采样电流存储单元的输出端连接，检测所述存储的总电荷量的电压值、计算出雷电流的总电荷量并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，最后计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值；

所述输出单元输出雷电流峰值至数据采集系统。

本方法将实际雷击中产生的9/25、5/30、8/35、7/15μs……等等波形雷电流的总能量归一换算为8/20μs波形的总能量，然后取相对应的电流峰值进行输出。如果需要的话甚至可以同时归一换算为10/350μs波形，然后取其对应的电流峰值同时进行输出。

如图4所示，所述线路检测系统包括线路检测模块和光感传感器，所述线路检测模块包括第一三极管V1、检测元件M、电位器RP1，所述检测元件M连接第一三极管V1的基极和第二二极管D2的阴极，第一三极管V1的集电极连接第一二极管D1的阴极、第二三极管V2的集电极、第三三极管V3的集电极、电阻R1和蓄电池E的正极，第一三极管V1的发射极连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极连接第三三极管V3的基极，第三三极管V3的发射极连接电位器RP1的滑动端，第二二极管D2的阳极连接光感传感器、线路检测蓄电池E的负极、电位器RP1的一个固定端和储能蓄电池，电位器RP1的另一个固定端连接第四三极管V4的基极，第四三极管V4的集电极连接电阻R1的另一端，第一二极管D1的阳极连接储能蓄电池的另一端，所述第四三极管V4的发射极连接光感传感器，所述光感传感器发送信号至数据采集系统。所述光感传感器包括发光第三二极管D3和信号发送器，所述第四三极管V4的发射极连接发光第三二极管D3的阳极，所述第二二极管D2的阳极连接发光第三二极管D3的阴极。

储能蓄电池通过止逆第一二极管D1输出，其中一部分加在蓄电池E的两端，给其充电，另一部分给由第一三极管V1-第四三极管V4、第三二极管D3等元件组成的检测电路供电，检测元件M为电极片，当其靠近带电的相线侧时，感应电压经第二二极管D2整流，由第一三极管V1、第二三极管V2和第三三极管V3组成的复合管进行三级信号放大，输出的信号经过电位器RP1后加在第四三极管V4的基极，使第四三极管V4导通，发光第三二极管D3发光；而当感应体远离相线或相线断开时，因无感应电压，第一三极管Vl-第三三极管V3无输出，第四三极管V4得不到偏流而截止，发光第三二极管D3熄灭，光感传感器感受发光第三二极管D3是否发光，并发送信号至数据采集系统，从而达到持续检测线缆断路的目的。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防雷装置监测系统，包括雷电流检测系统、接地电阻检测系统和避雷器监测系统，其特征在于：所述防雷装置监测系统还包括储能系统、线路检测系统、数据采集系统和服务器，

所述雷电流检测系统包括接闪器和雷电流检测装置，所述接闪器与雷电流检测装置电性连接；所述雷电流检测装置用来采集接闪器的雷电流数据，并进行分析处理后发送数据采集系统；

所述接地电阻检测系统包括接地电阻和接地电阻检测仪，所述接地电阻检测仪用来检测接地电阻的电阻值，并将电阻值发送至数据采集系统；

所述避雷器监测系统用于检测避雷器内部防雷元件的工作状态，并将防雷元件的工作状态发送至数据采集系统；

所述储能系统用于储存雷电能量，所述储能系统分别与雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统和线路检测系统电性连接；

所述线路检测系统用于检测线路通断，并将检测信号发送至数据采集系统；

所述数据采集系统用于接收接闪器的雷电流数据、接地电阻的电阻值、避雷器防雷元件的工作状态、线路的通断状态，并将接闪器的雷电流数据、接地电阻的电阻值、避雷器防雷元件的工作状态、线路的通断状态发送至服务器；

所述服务器用于接收数据采集系统发送的数据，并将数据发送至计算机终端显示。

2.根据权利要求1所述的一种防雷装置监测系统，其特征在于：所述储能系统包括储能电路和储能蓄电池，所述储能蓄电池为雷电流检测系统、接地电阻检测系统、避雷器监测系统、线路检测系统提供电源，所述储能电路包括耦合设置于防雷设施的取能线圈和取能处理电路，所述取能线圈与取能处理电路电性连接，取能处理电路与储能蓄电池电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种防雷装置监测系统，其特征在于：所述取能处理电路包括与取能线圈电性连接的整流滤波电路、与整流滤波电路电性连接的限压保护单元、与限压保护单元电性连接的稳压单元和与稳压单元电性连接的DC/DC电路，所述DC/DC电路输出端与储能蓄电池电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种防雷装置监测系统，其特征在于：所述雷电流检测系统包括雷电流采样单元、采样电流整流单元、采样电流存储单元、采样电流分析单元和输出单元，

所述雷电流采样单元用以对引入线路中的雷电流进行采样，且采样电流与雷电流成固定比例；

所述采样电流整理单元的输入端与所述雷电流采样单元的输出端连接，用以对采样电流进行整理处理；

所述采样电流存储单元的输入端与所述采样电流整理装置的输出端连接，对整流后的采样电流的电荷进行存储，且所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；

所述采样电流分析单元的输入端与所述采样电流存储单元的输出端连接，检测所述存储的总电荷量的电压值、计算出雷电流的总电荷量并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，最后计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值；

所述输出单元输出雷电流峰值至数据采集系统。

5.根据权利要求1所述的一种防雷装置监测系统，其特征在于：所述线路检测系统包括线路检测模块和光感传感器，所述线路检测模块包括第一三极管V1、检测元件M、电位器RP1，所述检测元件M连接第一三极管V1的基极和第二二极管D2的阴极，第一三极管V1的集电极连接第一二极管D1的阴极、第二三极管V2的集电极、第三三极管V3的集电极、电阻R1和蓄电池E的正极，第一三极管V1的发射极连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极连接第三三极管V3的基极，第三三极管V3的发射极连接电位器RP1的滑动端，第二二极管D2的阳极连接光感传感器、线路检测蓄电池E的负极、电位器RP1的一个固定端和储能蓄电池，电位器RP1的另一个固定端连接第四三极管V4的基极，第四三极管V4的集电极连接电阻R1的另一端，第一二极管D1的阳极连接储能蓄电池的另一端，所述第四三极管V4的发射极连接光感传感器，所述光感传感器发送信号至数据采集系统。

6.根据权利要求5所述的一种防雷装置监测系统，其特征在于：所述光感传感器包括发光第三二极管D3和信号发送器，所述第四三极管V4的发射极连接发光第三二极管D3的阳极，所述第二二极管D2的阳极连接发光第三二极管D3的阴极。