CN111103504A - 输电线路杆塔雷击检测定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气测量技术领域，具体涉及一种输电线路杆塔雷击检测定位装置及方法，装置包括，雷击电流检测件、电流采集电路、监控主机、网络传输模块、服务器和客户端，每根输电线路杆塔对应设置一台监控主机，在输电线路杆塔的主干及各条导地线的拉结点处分别固定雷击电流检测件，雷击电流检测件检测的雷击电流经电流采集电路发送至监控主机，监控主机通过网络传输模块与服务器通信，服务器与客户端通信，供电模块为监控主机和网络传输模块供电，雷击电流检测件检测到电流信号后，由监控主机检测是否为雷击信号，并在发生雷击时将雷击信息发送至服务器。本发明可实时检测输电线路杆塔的雷击信号并快速锁定故障点，便于工作人员的快速检修。

Description

输电线路杆塔雷击检测定位装置及方法

技术领域

本发明涉及电气测量技术领域，具体涉及一种输电线路杆塔雷击检测定位装置及方法。

背景技术

根据国家电网近年来生成运行情况分析，在110-500kV设备事故中，雷击跳闸次数占输电设备总跳闸次数的第一位，造成输电设备非计划停运次数比例占第二位，严重影响了电网的安全和可靠运行。

当前，35KV以下的输电线路杆塔可安装故障指示器，对雷击信号进行检测，但故障指示器的故障指示时间有限，在到达时间限值后，故障指示信号消失，如未在故障指示时间内及时检修，将无法锁定故障点，而且110KV以上的高压杆塔无法安装故障指示器。在雷雨多发的季节，输电线路杆塔一旦遭遇雷击故障后，无法快速确定故障点，需耗费较长的时间进行断电检修，影响正常供电。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种输电线路杆塔雷击检测定位装置及方法，可实时检测输电线路杆塔的雷击信号并快速锁定故障点，便于工作人员的快速检修。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述输电线路杆塔雷击检测定位装置，包括雷击电流检测件、电流采集电路、监控主机、网络传输模块、服务器和客户端，每根输电线路杆塔对应设置一台监控主机，在输电线路杆塔的主干及各条导地线的拉结点处分别固定雷击电流检测件，雷击电流检测件检测的雷击电流经电流采集电路发送至监控主机，监控主机通过网络传输模块与服务器通信，服务器与客户端通信，供电模块为监控主机和网络传输模块供电。

考虑到雷击电流在输电线路塔杆的走向无法确定，可能是通过输电线路杆塔的某一根导地线入地，也可能是沿输电线路杆塔主干入地，为了避免漏检测，在输电线路杆塔的每一根导地线的拉结点以及输电线路杆塔主干上均设置雷击电流检测装置，一旦有雷击电流经过，不论经由哪个位置入地，都能被成功检测，为方便设备的布控，每根杆塔设置一台监控主机，监控主机由外壳和控制板构成，外壳采用绝缘材料制成，设置为密封结构，控制板与雷击电流检测件、网络传输模块及供电模块的连接线与外壳的接触位置也设置密封，防止雨水和湿气侵蚀其内部的电路板，监控主机接收到雷击电流检测件检测到的电流信号后，判断其是否超过预设值，如果是，则判定有雷击发生，并记录检测到雷击信号的雷击电流检测件的编号或代码，确定雷击位置，为方便用户查阅，雷击信息实时传送至服务器，用户可通过客户端进行实时查看。

优选地，所述雷击电流检测件包括绝缘外壳、磁芯和感应线圈，所述感应线圈缠绕在磁芯上，磁芯固定在绝缘外壳内部，磁芯形状与雷击电流检测件安装位置相适应，绝缘外壳的形状与磁芯形状匹配，可以是圆形、方形、长圆形、菱形、三角形等规则的形状，也可以是根据安装位置的形状设置的其他不规则的形状，绝缘外壳通过支撑架就近固定在杆塔上，为了防止感应雷击信号的感应线圈中有剩磁，采用磁芯采用无剩磁或无记忆材料制成，为了保证能够顺利识别雷击信号，磁芯还要选用高导磁率的材料。

优选地，所述磁芯为一体式或分体式结构，除了柔性材料制成的一体式的磁芯需要在架设杆塔时一并安装，柔性材料制成的磁芯除外，分体式结构的磁芯可以在已架设完成的杆塔上安装，与现有的开口式电流互感器结构类似。

优选地，每根输电线路杆塔上设置一个定位模块，定位模块与监控主机相连，定位模块采用GPS模块即可，用于识别当前杆塔的位置信息，发生雷击后，监控主机一并将定位模块识别的位置信息发送至服务器，并在地图上标记雷击位置，生成雷击杆塔位置图随故障指示一并发送，辅助检修人员快速锁定雷击杆塔。

优选地，所述磁芯采用柔性导磁材料带制成，绝缘外壳也采用柔性绝缘材料制成，绝缘外壳一端设置卡接件，安装前，磁芯为展开的带状，安装时，将磁芯和绝缘外壳固定成环形，套设在检测点外周，安装灵活，体积小，重量轻。

优选地，多台监控主机共用一个网络传输模块。网络传输模块的根据实际使用需求进行选择，可以是2G、3G、4G、5G、WIFI、485、TTL串口、RS232、ZigBee、Lora小无线等。

所述供电模块采用太阳能电池板，所述太阳能电池板通过支架固定在杆塔上，太阳能电池板通过电压转换模块为监控主机和网络传输模块提供合适的工作电源。

本发明还提供一种输电线路杆塔雷击检测定位方法，包括以下步骤：

第一步，由杆塔上设置的各雷击电流检测件检测其检测点是否有电流经过，如果是，执行第二步；

第二步，监控主机对接收到的各雷击电流检测件检测的电流信号进行计算并判断其是否超过预设值，如果是，执行第三步；

第三步，判定检测电流超过预设值的检测点为雷击点，并将雷击点位置信息、雷击电流及雷击时间发送至服务器；

第四步，服务器发送故障提示。

故障提示可以是故障发生后立即主动发送，也可以是应客户端的请求后再发送，客户端的类型可根据用户的使用需求灵活设置，例如，内嵌软件平台的电脑，手机，平板等，也可绑定微信、支付宝，还可以直接进行短信通知，为了查询方便，可在现场的杆塔上设置查询二维码，有查询权限的工作人员，可通过现场扫描二维码进行故障信息的查询。

优选地，所述雷击点位置信息获取方法为：

S1、对检测区域内的所有杆塔进行编号，依次是1，2，3，…,N，N为检测区域内的杆塔的总量；

S2、将每根杆塔上安装的雷击电流检测件进行编号，分别为n.1，n.2，n.3，…，n.i，其中，n表示杆塔的编号，1≤n≤N，i表示当前杆塔上设置的雷击电流检测件的总量；

S3、当雷击电流检测件检测到电流信号后，同时存储相应雷击电流检测件的编号，以确定雷击位置。

雷击点位置信息还包括雷击杆塔位置图，获取方法为：

由每根杆塔上设置的定位模块向监控主机发送杆塔位置信息，服务器内预先存储检测区域的所有杆塔分布地图，检测到雷击信号后，在杆塔分布地图上对接收到雷击的杆塔进行标记生成雷击杆塔位置图，检修人员可根据雷击杆塔位置图快速锁定检修目标，规划最优检修路线，提高检修效率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明可实时检测输电线路杆塔的雷击信号并快速锁定故障点，便于工作人员的快速检修。为了避免漏检测，在输电线路杆塔的每一根导地线的拉结点以及输电线路杆塔主干上均设置雷击电流检测装置，一旦有雷击电流经过，不论经由哪个位置入地，都能被成功检测，为方便设备的布控，每根杆塔设置一台监控主机，监控主机由外壳和控制板构成，外壳可防止雨水和湿气侵蚀其内部的电路板，监控主机接收到雷击电流检测件检测到的电流信号后，判断其是否超过预设值，如果是，则判定有雷击发生，并记录检测到雷击信号的雷击电流检测件的编号或代码，确定雷击位置，雷击信息实时传送至服务器，用户可通过客户端进行实时查看。

附图说明

图1为本发明结构框图。

图2为本发明结构图。

图3为本发明电气原理图。

图4实施例2雷电检测件结构示意图。

图中：1、雷击电流检测件；2、监控主机；3、太阳能电池板；4、电压转换模块；5、绝缘外壳；6、磁芯；7、感应线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1-3所示，本实施例所述输电线路杆塔雷击检测定位装置，包括雷击电流检测件1、电流采集电路、监控主机2、网络传输模块、服务器和客户端，每根输电线路杆塔对应设置一台监控主机2，在输电线路杆塔的主干及各条导地线的拉结点处分别固定雷击电流检测件1，雷击电流检测件1检测的雷击电流经电流采集电路发送至监控主机2，监控主机2通过网络传输模块与服务器通信，服务器与客户端通信，供电模块为监控主机2和网络传输模块供电。

其中，雷击电流检测件包括绝缘外壳5、磁芯6和感应线圈7，所述感应线圈7缠绕在磁芯上，磁芯6固定在绝缘外壳5内部，磁芯6形状与雷击电流检测件安装位置相适应，绝缘外壳5的形状与磁芯6形状匹配，可以是圆形、方形、长圆形、菱形、三角形等规则的形状，也可以是根据安装位置的形状设置的其他不规则的形状，绝缘外壳5通过支撑架就近固定在杆塔上，为了防止感应雷击信号的感应线圈中有剩磁，采用磁芯6采用无剩磁或无记忆材料制成，为了保证能够顺利识别雷击信号，磁芯6还要选用高导磁率的材料；磁芯6为一体式或分体式结构，除了柔性材料制成的一体式的磁芯6需要在架设杆塔时一并安装，柔性材料制成的磁芯6除外，分体式结构的磁芯6可以在已架设完成的杆塔上安装，与现有的开口式电流互感器结构类似；每根输电线路杆塔上设置一个定位模块，定位模块与监控主机2相连，定位模块采用GPS模块即可，用于识别当前杆塔的位置信息，发生雷击后，监控主机2一并将定位模块识别的位置信息发送至服务器，并在地图上标记雷击位置，生成雷击杆塔位置图随故障指示一并发送，辅助检修人员快速锁定雷击杆塔；多台监控主机2共用一个网络传输模块，此时需组建一个局域网用于信息的传输，网络传输模块的根据实际使用需求进行选择，可以是2G、3G、4G、5G、WIFI、485、TTL串口、RS232、ZigBee、Lora小无线等；所述供电模块采用太阳能电池板3，所述太阳能电池3板通过支架固定在杆塔上，太阳能电池板3通过电压转换模块6为监控主机2和网络传输模块提供合适的工作电源，网络传输模块可集成在监控主机2内部。

考虑到雷击电流在输电线路塔杆的走向无法确定，可能是通过输电线路杆塔的某一根导地线入地，也可能是沿输电线路杆塔主干入地，为了避免漏检测，在输电线路杆塔的每一根导地线的拉结点以及输电线路杆塔主干上均设置雷击电流检测装置，一旦有雷击电流经过，不论经由哪个位置入地，都能被成功检测，为方便设备的布控，每根杆塔设置一台监控主机2，监控主机2由外壳和控制板构成，外壳采用绝缘材料制成，设置为密封结构，控制板与雷击电流检测件1、网络传输模块及供电模块的连接线与外壳的接触位置也设置密封，防止雨水和湿气侵蚀其内部的电路板，监控主机2接收到雷击电流检测件1检测到的电流信号后，判断其是否超过预设值，如果是，则判定有雷击发生，并记录检测到雷击信号的雷击电流检测件1的编号或代码，确定雷击位置，为方便用户查阅，雷击信息实时传送至服务器，用户可通过客户端进行实时查看。

对于不同类型的杆塔，雷击电流检测件1的安装位置及个数有所不同，举例说明如下：

1、对于钢筋混凝土电杆及钢管杆，直接在杆塔外周套设一个雷击电流检测件1，并在杆塔顶部设置的各导地线拉结点处固定雷击电流检测件1；

2、对于角钢塔或钢管塔，在杆塔的各接地支脚处各设置一个雷击电流检测件1，并在杆塔顶部设置的各导地线拉结点处固定雷击电流检测件1。

在实际使用过程中，用户也可通过客户端可根据应用现场修改检测参数参考值，如波形周期、触发限值等等，设备除了可检测雷电等短时信号，还可检测漏电流等长时信号。

实施例2：

如图4所示，本实施例中磁芯6采用柔性导磁材料带制成，绝缘外壳5也采用柔性绝缘材料制成，磁芯6一端设置感应线圈7，图4中为清楚显示磁芯和线圈的位置，将绝缘外壳一分为二，实际使用过程中，磁芯6是被柔性绝缘材料全部包裹的，安装时，将磁芯6和绝缘外壳5套设在检测点外周，绝缘外壳5可采用热焊的形式固定为闭合的环形，安装灵活，体积小，重量轻。

实施例3:

本发明还提供一种输电线路杆塔雷击检测定位方法，包括以下步骤：

第一步，由杆塔上设置的各雷击电流检测件1检测其检测点是否有电流经过，如果是，执行第二步；

第二步，监控主机2对接收到的各雷击电流检测件1检测的电流信号进行计算并判断其是否超过预设值，如果是，执行第三步；

第三步，判定检测电流超过预设值的检测点为雷击点，并将雷击点位置信息、雷击电流及雷击时间发送至服务器。

第四步，服务器发送故障提示。

服务器将接收到的信息存储至数据库，需要时，用户可通过客户端进行查阅，可以将数据库中的数据用于大数据分析，辅助预测检测区域内的雷电故障及高危杆塔。故障提示可以是故障发生后立即主动发送，也可以是应客户端的请求后再发送，客户端的类型可根据用户的使用需求灵活设置，例如，内嵌软件平台的电脑，手机，平板等，也可绑定微信、支付宝，还可以直接进行短信通知，为了查询方便，可在现场的杆塔上设置查询二维码，有查询权限的工作人员，可通过现场扫描二维码进行故障信息的查询。

雷击点位置信息获取方法为：

S1、对检测区域内的所有杆塔进行编号，依次是1，2，3，…,N，N为检测区域内的杆塔的总量；

S2、将每根杆塔上安装的雷击电流检测件1进行编号，分别为n.1，n.2，n.3，…，n.i，其中，n表示杆塔的编号，1≤n≤N，i表示当前杆塔上设置的雷击电流检测件1的总量；

S3、当雷击电流检测件1检测到电流信号后，同时存储相应雷击电流检测件1的编号，以确定雷击位置。

雷击点位置信息还包括雷击杆塔位置图，获取方法为：

由每根杆塔上设置的定位模块向监控主机2发送杆塔位置信息，服务器内预先存储检测区域的所有杆塔分布地图，检测到雷击信号后，在杆塔分布地图上对接收到雷击的杆塔进行标记生成雷击杆塔位置图，检修人员可根据雷击杆塔位置图快速锁定检修目标，规划最优检修路线，提高检修效率。

Claims (10)

1.一种输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，包括雷击电流检测件(1)、电流采集电路、监控主机(2)、网络传输模块、服务器和客户端，每根输电线路杆塔对应设置一台监控主机(2)，在输电线路杆塔的主干及各条导地线的拉结点处分别固定雷击电流检测件(1)，雷击电流检测件(1)检测的雷击电流经电流采集电路发送至监控主机(2)，监控主机(2)通过网络传输模块与服务器通信，服务器与客户端通信，供电模块为监控主机(2)和网络传输模块供电。

2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，所述雷击电流检测件(1)包括绝缘外壳(5)、磁芯(6)和感应线圈(7)，所述感应线圈(7)缠绕在磁芯(6)上，磁芯(6)固定在绝缘外壳(5)内部，磁芯(6)形状与雷击电流检测件(1)安装位置相适应，绝缘外壳(5)的形状与磁芯(6)形状匹配。

3.根据权利要求2所述的输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，所述磁芯(6)为一体式或分体式结构。

4.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，每根输电线路杆塔上设置一个定位模块，定位模块与监控主机(2)相连。

5.根据权利要求2所述的输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，所述磁芯(6)采用柔性导磁材料带制成，绝缘外壳(5)采用柔性绝缘材料制成。

6.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，多台监控主机(2)共用一个网络传输模块。

7.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷击检测定位装置，其特征在于，所述供电模块采用太阳能电池板(3)，所述太阳能电池板(3)通过支架固定在杆塔上。

8.一种输电线路杆塔雷击检测定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，雷击电流检测件(1)固定于输电线路杆塔的主干及各条导地线的拉结点处，由各雷击电流检测件(1)检测其检测点是否有电流经过，如果是，执行第二步；

第二步，监控主机(2)接收各雷击电流检测件(1)检测的电流信号并进行计算、判断其是否超过预设值，如果是，执行第三步；

第三步，判定检测电流超过预设值的检测点为雷击点，并将雷击点位置信息、雷击电流及雷击时间发送至服务器；

第四步，服务器发送故障提示。

9.根据权利要求8所述的输电线路杆塔雷击检测定位方法，其特征在于，雷击点位置信息获取方法为：

S1、对检测区域内的所有杆塔进行编号，依次是1，2，3，…,N，N为检测区域内的杆塔的总量；

S2、将每根杆塔上安装的雷击电流检测件(1)进行编号，分别为n.1，n.2，n.3，…，n.i，其中，n表示杆塔的编号，1≤n≤N，i表示当前杆塔上设置的雷击电流检测件(1)的总量；

S3、当雷击电流检测件(1)检测到电流信号后，监控主机(2)同时识别相应雷击电流检测件(1)的编号，以确定具体的雷击点。

10.根据权利要求8所述的输电线路杆塔雷击检测定位方法，其特征在于，雷击点位置信息还包括雷击杆塔位置图，获取方法为：

由每根杆塔上设置的定位模块向监控主机(2)发送杆塔位置信息，服务器内预先存储检测区域的所有杆塔分布地图，检测到雷击信号后，在杆塔分布地图上对接收到雷击的杆塔进行标记生成雷击杆塔位置图。

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