CN112285424B - 一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统、方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统、方法,包括接地电阻测量模块、雷电流传感器、雷电流波形记录模块、中央处理模块和防浪涌电源模块;通过全自动在线采集、转换、存储、上传接地电阻和雷电流波形,实现了在雷击发生时为重要的船载电子设备如雷达、卫星通信设备等,测量和记录安装基座的接触电阻和电流波形的功能,不需要依靠人工定期检查,相比于人工检测,效率大大提高,降低了维护成本,并能及时发现异常情况、准确获取雷击发生时间和电流特征,为设备的防护设计提供依据。本发明的方法便捷,解决了现有接地电阻测量方式复杂的问题。

Description

一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统、方法
技术领域
本发明属于雷电防护技术领域,具体涉及一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统、方法。
背景技术
船舶在海上航行或锚泊在港口时,经常遭遇雷电,雷电流幅值可达数百kA。雷电可能击中布置在露天位置的船载设备,再经过设备外壳或专门配备的直击雷防护装置(如安装有金属导流条的雷电防护罩,或寄生在设备外壳上的避雷针及引下线),流入金属安装基座,并最终经金属船体流入海洋,形成完整的放电回路。
为实现良好的导流效果,船载设备的金属外壳或直击雷防护装置必须与设备基座以较低的电阻连接在一起,通常在数毫欧到数十毫欧范围内为正常。有两个因素可能导致上述接触电阻增大:(1)海洋高盐高湿环境,引起基座接触面锈蚀;(2)船体摇摆和振动,引起基座松动。接触电阻过大,会导致雷电流通路电压降过高,存在局部电击穿的风险。因此,有必要对重要船载设备,如雷达、卫星通信等设备安装基座的接触电阻进行监测,确保维持在正常范围。传统监测方法是用毫欧表定期测量,存在的问题是无法及时发现异常状态并采取纠正措施。
对于重要设备,除了需要监测基座接地电阻外,技术人员还希望在雷击发生后能追溯雷击发生时间和雷电流波形,为评估和改进设备防雷能力提供参考。目前,船用设备基本不具备雷电流波形监测能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统、方法,用于测量和记录雷击发生时,船载电子设备安装基座的接触电阻和雷电流波形。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,包括接地电阻测量模块、雷电流传感器、雷电流波形记录模块、中央处理模块和防浪涌电源模块;接地电阻测量模块包括测量电源和信号转换电路;测量电源的受控端连接中央处理模块的控制信号P端,用于接收中央处理模块的控制信号启动测量过程;舰载电子设备安装在安装基座上,测量电源的信号接收端分别连接舰载电子设备的金属外壳和安装基座,用于测量舰载电子设备的金属外壳与安装基座之间的接触电压;测量电源的信号发送端连接信号转换电路的信号接收端,用于向信号转换电路发送测量信号;信号转换电路的信号发送端连接中央处理模块的信号采集端,用于将转换后的测量信号发送给中央处理模块;雷电流传感器套在安装基座的外部,用于在雷击使安装基座流过的雷电流在雷电流传感器周围产生变化磁场时,采集雷电流传感器感应到的与电流变比成比例的交流电压信号;雷电流波形记录模块包括按信号流向依次连接的信号处理电路、信号保护电路和信号采集电路,信号处理电路的信号输入端连接雷电流传感器的信号输出端,信号触发电路的信号输入端连接信号保护电路的信号输出端,信号触发电路的信号输出端分别连接信号采集电路的+极性端和-极性端;信号保护电路包括小电流信号保护电路和大电流信号保护电路;信号触发电路包括小电流信号触发电路和大电流信号触发电路;信号采集电路包括小电流信号采集电路和大电流信号采集电路;小电流信号保护电路、小电流信号触发电路和小电流信号采集电路用于保护、触发和采集0kA~5kA雷电流;大电流信号保护电路、大电流信号触发电路和大电流信号采集电路用于保护、触发和采集5kA以上雷电流;小电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口1,大电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口2;防浪涌电源模块包括按能量输送的方向依次连接的多级防护电路和隔离输出电路,多级防护电路的能量输入端连接外部电源,隔离输出电路的能量输出端分别连接接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块的能量输入端;多级防护电路包括前级保护电路和后级保护电路,前级保护电路包括电压开关型大通流模块,后级保护电路包括电压钳位型的泄放模块;隔离输出电路包括至少三个隔离变压器,用于分别以全隔离输入、输出的方式为接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块供电。
按上述方案,雷电流传感器为分段式空心环形线圈,雷电流传感器包括金属环形外壳和嵌在环形结构的内环槽中的空心的环形测量线圈。
按上述方案,接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块中分别还包括第一供电单元、第二供电单元、第三供电单元;第一供电单元、第二供电单元、第三供电单元的能量输入端连接防浪涌电源模块的能量输出端;第一供电单元为高压交流电源,第一供电单元的能量输出端分别连接测量电源和信号转换电路的能量输入端,用于分别为测量电源和信号转换电路供电,降低接地电阻测量模块的测量回路的功耗和发热量;第二供电单元的能量输出端分别连接信号处理电路、信号保护电路、信号触发电路和信号采集电路的能量输入端,用于分别为信号处理电路、信号保护电路、信号触发电路和信号采集电路供电;第三供电单元为AC/DC电源模块,第三供电单元用于为中央处理模块内第三供电单元以外的电路供电。
按上述方案,中央处理模块包括控制器、存储器和电光转换器,监测系统还包括光电转换器和上位机;控制器的信号收发端分别连接存储器的信号收发端和电光转换器,电光转换器依次与光电转换器和上位机连接,分别用于保存和上传数据。
一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测方法,包括以下步骤:
S1:搭建一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,包括接地电阻测量模块、雷电流传感器、雷电流波形记录模块、中央处理模块和防浪涌电源模块;接地电阻测量模块包括测量电源和信号转换电路;测量电源的受控端连接中央处理模块的控制信号P端;舰载电子设备安装在安装基座上,测量电源的信号接收端分别连接舰载电子设备的金属外壳和安装基座;测量电源的信号发送端连接信号转换电路的信号接收端;信号转换电路的信号发送端连接中央处理模块的信号采集端;雷电流传感器套在安装基座的外部;雷电流波形记录模块包括按信号流向依次连接的信号处理电路、信号保护电路和信号采集电路,信号处理电路的信号输入端连接雷电流传感器的信号输出端,信号触发电路的信号输入端连接信号保护电路的信号输出端,信号触发电路的信号输出端分别连接信号采集电路的+极性端和-极性端;信号保护电路包括小电流信号保护电路和大电流信号保护电路;信号触发电路包括小电流信号触发电路和大电流信号触发电路;信号采集电路包括小电流信号采集电路和大电流信号采集电路;小电流信号保护电路、小电流信号触发电路和小电流信号采集电路用于保护、触发和采集0kA~5kA雷电流;大电流信号保护电路、大电流信号触发电路和大电流信号采集电路用于保护、触发和采集5kA以上雷电流;小电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口1,大电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口2;防浪涌电源模块包括按能量输送的方向依次连接的多级防护电路和隔离输出电路,多级防护电路的能量输入端连接外部电源,隔离输出电路的能量输出端分别连接接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块的能量输入端;多级防护电路包括前级保护电路和后级保护电路,前级保护电路包括电压开关型大通流模块,后级保护电路包括电压钳位型的泄放模块;隔离输出电路包括至少三个隔离变压器,用于分别以全隔离输入、输出的方式为接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块供电;
S2:校准接地电阻测量模块;
S3:测量接地电阻;
S4:校准雷电流波形记录模块的雷电流参数;
S5:调试雷电流波形记录模块;
S6:监测雷电流波形。
进一步的,所述的步骤S2中,具体步骤为:
S21:搭建接地电阻测量模块的校准电路,测量电源的能量接收端连接50W隔离变压器的能量输出端,将待测电阻Rx并联在测量电源的信号接收端上,测量电源的信号发送端连接信号转换电路的信号接收端;将信号转换电路的信号发送端通过光纤和光电转换器连接中央处理模块的信号采集端;
S22:将待测电阻Rx分别取值为10mΩ、20mΩ、50mΩ、100mΩ,测量并记录待测电阻Rx的每个标称值对应的测量值;
S23:计算测量值与标称值的误差,若满足误差<5%则为合格;若不满足则调试信号转换电路的参数设置,直到满足误差要求。
进一步的,所述的步骤S3中,具体步骤为:
S31:将舰载电子设备安装在安装基座上;
S32:中央处理模块通过控制信号P向测量电源发送启动信号;
S33:接地电阻测量模块测量舰载电子设备的金属外壳与安装基座之间的接触电压;
S34:接地电阻测量模块将测得的数据发送给中央处理模块的信号采集端;
S35:中央处理模块将接触电阻值保存至存储器;
S36:中央处理模块将接触电阻值上传至上位机。
进一步的,所述的步骤S4中,具体步骤为:
S41:设置雷电流波形记录模块的雷电流校准参数IK1为1,设置雷电流校准参数IK2为2;
S42:设置8/20us组合波发生器的电流大小为5KA、增幅为2KA对雷电流波形记录模块进行冲击,读取并记录雷电流的幅值、极性、校准参数和实际冲击电流大小;
S43:根据校准参数的取值,计算实际值:
当校准参数为1,雷电流极性为+时:
校准参数=雷电流实际值/[(雷电流幅值-2048)/4098*3300];
当校准参数为1,雷电流极性为-时:
校准参数=雷电流实际值/[(2048-雷电流幅值)/4098*3300];
当校准参数为2,雷电流极性为+时:
校准参数=雷电流实际值/[(雷电流幅值/2-2048)/4098*3300];
当校准参数为2,雷电流极性为-时:
校准参数=雷电流实际值/[(2048-雷电流幅值/2)/4098*3300];
S44:分别计算校准参数为1、校准参数为2的平均值;
S45:分别录入雷电流校准参数IK1和雷电流校准参数IK2的平均值,并发送至上位机。
进一步的,所述的步骤S5中,具体步骤为:
S51:设置8/20us组合波发生器的电流大小为5KA、增幅为5KA;
S52:通过上位机查看雷电流计数器是否正常;
S53:通过上位机查看单次发生时间是否正确;
S54:通过上位机查看单次发生波形是否符合;
S55:通过上位机查看单次雷电流幅值是否符合,误差要求小于10%;
S56:清除上位机的数据,对监测系统执行关机、开机后,通过上位机是否可以接收的数据,且接收的数据与之前的数据是否吻合;
S57:若上述步骤均合格则雷电流波形记录模块调试完成;若不合格则排除故障后从步骤S1开始重新调试。
进一步的,所述的步骤S6中,具体步骤为:
S61:雷电流传感器监测雷电流信号并发送给雷电流波形记录模块;
S62:雷电流波形记录模块中,若雷电流幅值为0kA~5kA,则由小电流信号采集电路测量;若雷电流幅值为5kA以上时,则由大电流信号采集电路测量;
S63:雷电流波形记录模块将测得的数据发送给中央处理模块的控制器;
S64:中央处理模块的控制器接收和处理数据后,保存至存储器,并以光信号的形式上传到上位机。
本发明的有益效果为:
1.本发明的一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统、方法,实现了在雷击发生时为重要的船载电子设备如雷达、卫星通信设备等,测量和记录安装基座的接触电阻和电流波形的功能。
2.本发明实现了重要船用电子设备接地电阻和雷电流波形的全自动在线监测,不需要依靠人工定期检查,相比于人工检测,效率大大提高,降低了维护成本,并能及时发现异常情况、准确获取雷击发生时间和电流特征,为设备的防护设计提供依据。
3.本发明的方法便捷,解决了现有接地电阻测量方式复杂的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的功能框图。
图2是本发明实施例的雷电流传感器的安装图。
图3是本发明实施例的接地电阻测量模块的校准电路图。
图4是本发明实施例的接地电阻测量模块的实物图。
图5是本发明实施例的雷电流波形记录模块的实物图。
图6是本发明实施例测得的接地电阻和雷电流的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1,本发明的实施例包括接地电阻测量模块、雷电流传感器、雷电流波形记录模块、中央处理模块和防浪涌电源模块;
接地电阻测量模块采用高压交流电源,用于有效降低测量回路功耗和发热;接地电阻测量模块包括测量电源、信号转换电路和供电单元。接地电阻测量模块的实物如图4所示。
在接地电阻测量模块投入使用前,需要对测量值进行校准,接地电阻测量模块的校准方法是:根据图3搭建接地电阻测量模块的校准电路;将待测电阻Rx分别取值为10mΩ、20mΩ、50mΩ、100mΩ时,查看后台软件的测量值,记录待测电阻Rx的标称值、测量值;计算测量值与标称值的误差,若满足误差<5%则为合格,否则需要调试信号转换电路的参数设置,直到达到误差要求。
接地电阻测量模块的工作流程是:中央处理模块的高性能微处理器(MCU3)接收到接地电阻测量模块测得的数据;中央处理模块通过控制信号P控制测量电源启动;测量舰载电子设备金属外壳和安装基座之间的接触电压;取得接触电阻值,保存至存储器;并上传至上位机。
雷电流传感器采用分段式空心环形线圈;雷电流传感器的外壳由金属材料加工成环形结构,内环槽中嵌空心的环形测量线圈;使用时,把雷电流监测环套在船载电子设备安装基座的外部;雷电流传感器布置在船载电子设备安装基座上,具体安装方式如图2所示;雷击时,船载电子设备安装基座上流过的雷电流在雷电流传感器周围产生一个变化的磁场,从而在雷电流传感器中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。
雷电流波形记录模块采用分段式雷电流监测,在0-5kA采用小电流信号采集电路,5kA以上采用大电流信号采集电路,具有较高的测量精度。
雷电流参数的校准流程为:在雷电流校准参数IK1输入框中输入1;在雷电流校准参数IK2输入框中输入2;操作8/20us组合波发生器,设置电流大小为5KA,并以2KA的增幅调整,冲击完成后在软件上读取雷电流的幅值、极性、校准参数和实际冲击电流大小并记录;根据校准参数的取值,计算实际值:当校准参数为1时,雷电流极性为+时,校准参数=雷电流实际值/[(雷电流幅值-2048)/4098*3300];当校准参数为1时,雷电流极性为-时,校准参数=雷电流实际值/[(2048-雷电流幅值)/4098*3300];当校准参数为2时,雷电流极性为+时,校准参数=雷电流实际值/[(雷电流幅值/2-2048)/4098*3300];当校准参数为2时,雷电流极性为-时,校准参数=雷电流实际值/[(2048-雷电流幅值/2)/4098*3300];根据记录的数据分别计算校准参数为1、校准参数为2的平均值;将记录的平均值分别在雷电流校准参数输入框中IK1、IK2中输入,并发送。
雷电流采集板的调试流程为:操作8/20us组合波发生器,设置电流大小为5KA,并以5KA的增幅调整;在电脑软件上查看雷电流计数器是否正常;在电脑软件上查看单次发生时间是否正确;在电脑软件上查看单次发生波形是否符合;在电脑软件上查看单次雷电流幅值是否符合,误差要求小于10%;电脑端清除数据,测量装置执行关机、开机后,在电脑软件上是否可以接收的数据与之前是否吻合。
雷电流波形监测模块的工作流程为:系统检测到雷电流信号后,通过信号处理器进行处理,雷电流幅值0-5kA时由小信号采集模块(MCU1)进行测量,雷电流幅值5-200kA时由大信号采集模块(MCU1)进行测量,测量的信号经高性能微处理器(MCU3)接收和处理后,保存至外存储器,并通过光信号上传到上位机。雷电流波形记录模块的实物如图5所示。
中央处理模块采用统一的中央控制器和存储器控制接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块,并将数据就地保存和上传上位机。
防浪涌电源模块采用多级防护、隔离输出的保护方式,包括隔离输出电路和多级防护电路;多级防护电路包括二级保护电路,前级保护电路使用电压开关型大通流模块,后级保护电路使用电压钳位型的泄放模块;隔离输出电路采用输入、输出全隔离的供电方式,包括两个分别为接触电阻监测模块和雷电流波形记录模块供电的隔离变压器。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,本发明的保护范围不限于上述实施例。所以,凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰,均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,其特征在于:包括接地电阻测量模块、雷电流传感器、雷电流波形记录模块、中央处理模块和防浪涌电源模块;
接地电阻测量模块包括测量电源和信号转换电路;测量电源的受控端连接中央处理模块的控制信号P端,用于接收中央处理模块的控制信号启动测量过程;舰载电子设备安装在安装基座上,测量电源的信号接收端分别连接舰载电子设备的金属外壳和安装基座,用于测量舰载电子设备的金属外壳与安装基座之间的接触电压;测量电源的信号发送端连接信号转换电路的信号接收端,用于向信号转换电路发送测量信号;信号转换电路的信号发送端连接中央处理模块的信号采集端,用于将转换后的测量信号发送给中央处理模块;
雷电流传感器套在安装基座的外部,用于在雷击使安装基座流过的雷电流在雷电流传感器周围产生变化磁场时,采集雷电流传感器感应到的与电流变比成比例的交流电压信号;
雷电流波形记录模块包括按信号流向依次连接的信号处理电路、信号保护电路和信号采集电路,信号处理电路的信号输入端连接雷电流传感器的信号输出端,信号触发电路的信号输入端连接信号保护电路的信号输出端,信号触发电路的信号输出端分别连接信号采集电路的+极性端和-极性端;信号保护电路包括小电流信号保护电路和大电流信号保护电路;信号触发电路包括小电流信号触发电路和大电流信号触发电路;信号采集电路包括小电流信号采集电路和大电流信号采集电路;小电流信号保护电路、小电流信号触发电路和小电流信号采集电路用于保护、触发和采集0kA~5kA雷电流;大电流信号保护电路、大电流信号触发电路和大电流信号采集电路用于保护、触发和采集大于5kA的雷电流;小电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口1,大电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口2;
防浪涌电源模块包括按能量输送的方向依次连接的多级防护电路和隔离输出电路,多级防护电路的能量输入端连接外部电源,隔离输出电路的能量输出端分别连接接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块的能量输入端;多级防护电路包括前级保护电路和后级保护电路,前级保护电路包括电压开关型大通流模块,后级保护电路包括电压钳位型的泄放模块;隔离输出电路包括至少三个隔离变压器,用于分别以全隔离输入、输出的方式为接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,其特征在于:雷电流传感器为分段式空心环形线圈,雷电流传感器包括金属环形外壳和嵌在环形结构的内环槽中的空心的环形测量线圈。
3.根据权利要求1所述的一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,其特征在于:接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块中分别还包括第一供电单元、第二供电单元、第三供电单元;第一供电单元、第二供电单元、第三供电单元的能量输入端连接防浪涌电源模块的能量输出端;第一供电单元为高压交流电源,第一供电单元的能量输出端分别连接测量电源和信号转换电路的能量输入端,用于分别为测量电源和信号转换电路供电,降低接地电阻测量模块的测量回路的功耗和发热量;第二供电单元的能量输出端分别连接信号处理电路、信号保护电路、信号触发电路和信号采集电路的能量输入端,用于分别为信号处理电路、信号保护电路、信号触发电路和信号采集电路供电;第三供电单元为AC/DC电源模块,第三供电单元用于为中央处理模块内第三供电单元以外的电路供电。
4.根据权利要求1所述的一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,其特征在于:中央处理模块包括控制器、存储器和电光转换器,监测系统还包括光电转换器和上位机;控制器的信号收发端分别连接存储器的信号收发端和电光转换器,电光转换器依次与光电转换器和上位机连接,分别用于保存和上传数据。
5.基于权利要求1至4中任意一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统的监测方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:搭建一种船载电子设备基座接触电阻和雷电流监测系统,包括接地电阻测量模块、雷电流传感器、雷电流波形记录模块、中央处理模块和防浪涌电源模块;接地电阻测量模块包括测量电源和信号转换电路;测量电源的受控端连接中央处理模块的控制信号P端;舰载电子设备安装在安装基座上,测量电源的信号接收端分别连接舰载电子设备的金属外壳和安装基座;测量电源的信号发送端连接信号转换电路的信号接收端;信号转换电路的信号发送端连接中央处理模块的信号采集端;雷电流传感器套在安装基座的外部;雷电流波形记录模块包括按信号流向依次连接的信号处理电路、信号保护电路和信号采集电路,信号处理电路的信号输入端连接雷电流传感器的信号输出端,信号触发电路的信号输入端连接信号保护电路的信号输出端,信号触发电路的信号输出端分别连接信号采集电路的+极性端和-极性端;信号保护电路包括小电流信号保护电路和大电流信号保护电路;信号触发电路包括小电流信号触发电路和大电流信号触发电路;信号采集电路包括小电流信号采集电路和大电流信号采集电路;小电流信号保护电路、小电流信号触发电路和小电流信号采集电路用于保护、触发和采集0kA~5kA雷电流;大电流信号保护电路、大电流信号触发电路和大电流信号采集电路用于保护、触发和采集5kA以上雷电流;小电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口1,大电流信号采集电路的信号输出端连接中央处理模块的信号接口2;防浪涌电源模块包括按能量输送的方向依次连接的多级防护电路和隔离输出电路,多级防护电路的能量输入端连接外部电源,隔离输出电路的能量输出端分别连接接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块的能量输入端;多级防护电路包括前级保护电路和后级保护电路,前级保护电路包括电压开关型大通流模块,后级保护电路包括电压钳位型的泄放模块;隔离输出电路包括至少三个隔离变压器,用于分别以全隔离输入、输出的方式为接地电阻测量模块、雷电流波形记录模块和中央处理模块供电;
S2:校准接地电阻测量模块;
S3:测量接地电阻;
S4:校准雷电流波形记录模块的雷电流参数;
S5:调试雷电流波形记录模块;
S6:监测雷电流波形。
6.根据权利要求5所述的监测方法,其特征在于:所述的步骤S2中,具体步骤为:
S21:搭建接地电阻测量模块的校准电路,测量电源的能量接收端连接50W隔离变压器的能量输出端,将待测电阻Rx并联在测量电源的信号接收端上,测量电源的信号发送端连接信号转换电路的信号接收端;将信号转换电路的信号发送端通过光纤和光电转换器连接中央处理模块的信号采集端;
S22:将待测电阻Rx分别取值为10mΩ、20mΩ、50mΩ、100mΩ,测量并记录待测电阻Rx的每个标称值对应的测量值;
S23:计算测量值与标称值的误差,若满足误差<5%则为合格;若不满足则调试信号转换电路的参数设置,直到满足误差要求。
7.根据权利要求6所述的监测方法,其特征在于:所述的步骤S3中,具体步骤为:
S31:将舰载电子设备安装在安装基座上;
S32:中央处理模块通过控制信号P向测量电源发送启动信号;
S33:接地电阻测量模块测量舰载电子设备的金属外壳与安装基座之间的接触电压;
S34:接地电阻测量模块将测得的数据发送给中央处理模块的信号采集端;
S35:中央处理模块将接触电阻值保存至存储器;
S36:中央处理模块将接触电阻值上传至上位机。
8.根据权利要求7所述的监测方法,其特征在于:所述的步骤S4中,具体步骤为:
S41:设置雷电流波形记录模块的雷电流校准参数IK1为1,设置雷电流校准参数IK2为2;
S42:设置8/20us组合波发生器的电流大小为5KA、增幅为2KA对雷电流波形记录模块进行冲击,读取并记录雷电流的幅值、极性、校准参数和实际冲击电流大小;
S43:根据校准参数的取值,计算实际值:
当校准参数为1,雷电流极性为+时:
校准参数=雷电流实际值/[(雷电流幅值-2048)/4098*3300];
当校准参数为1,雷电流极性为-时:
校准参数=雷电流实际值/[(2048-雷电流幅值)/4098*3300];
当校准参数为2,雷电流极性为+时:
校准参数=雷电流实际值/[(雷电流幅值/2-2048)/4098*3300];
当校准参数为2,雷电流极性为-时:
校准参数=雷电流实际值/[(2048-雷电流幅值/2)/4098*3300];
S44:分别计算校准参数为1、校准参数为2的平均值;
S45:分别录入雷电流校准参数IK1和雷电流校准参数IK2的平均值,并发送至上位机。
9.根据权利要求8所述的监测方法,其特征在于:所述的步骤S5中,具体步骤为:
S51:设置8/20us组合波发生器的电流大小为5KA、增幅为5KA;
S52:通过上位机查看雷电流计数器是否正常;
S53:通过上位机查看单次发生时间是否正确;
S54:通过上位机查看单次发生波形是否符合;
S55:通过上位机查看单次雷电流幅值是否符合,误差要求小于10%;
S56:清除上位机的数据,对监测系统执行关机、开机后,通过上位机是否可以接收的数据,且接收的数据与之前的数据是否吻合;
S57:若上述步骤均合格则雷电流波形记录模块调试完成;若不合格则排除故障后从步骤S1开始重新调试。
10.根据权利要求9所述的监测方法,其特征在于:所述的步骤S6中,具体步骤为:
S61:雷电流传感器监测雷电流信号并发送给雷电流波形记录模块;
S62:雷电流波形记录模块中,若雷电流幅值为0kA~5kA,则由小电流信号采集电路测量;若雷电流幅值为大于5kA时,则由大电流信号采集电路测量;
S63:雷电流波形记录模块将测得的数据发送给中央处理模块的控制器;
S64:中央处理模块的控制器接收和处理数据后,保存至存储器,并以光信号的形式上传到上位机。
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CN114035454A (zh) * 2021-11-10 2022-02-11 广东电网有限责任公司东莞供电局 一种监控预警保护开关
CN115469129B (zh) * 2022-10-28 2023-03-24 国网山东省电力公司高密市供电公司 一种交流电网故障电流波形记录装置和记录方法

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JPH07270462A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Toshiba Corp 空間回路網法による伝搬問題回路解析手法
CN209525392U (zh) * 2018-11-27 2019-10-22 渤海造船厂集团有限公司 便携式船用电气设备接地电阻测试装置
CN209586595U (zh) * 2019-04-05 2019-11-05 四川电安智能科技有限公司 一种风机防雷环境在线监测装置
KR102110564B1 (ko) * 2019-05-10 2020-05-13 광동지엘씨(주) 낙뢰 발생에 의한 재해의 방지를 위한 종합 방재시스템

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