CN204439726U - 雷电流监控装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于特别是针对风电设备的待监控设备的雷电流监控装置(1)。所述雷电流监控装置(1)具有组合式供能及传感器装置(KES)，其被设计为从作用于所述待监控设备的雷电放电获取用于互感器装置(LED)的能量，其中，所述获取的能量与所述雷电放电相关。所述雷电流监控装置(1)还具有互感器装置(LED)，其从所述组合式供能及传感器装置(KES)的所述获取的能量产生光信号，其中，所述光信号与所述获取的能量相关。此外，所述雷电流监控装置(1)还具有光学传输路径(LWL)，其用于传输所述信号和提供电隔离，以及具有电气分析装置(PC)，其根据所述光信号来对作用于所述待监控设备的雷电放电进行识别和评估。

Description

雷电流监控装置
技术领域
本发明涉及一种雷电流监控装置。
背景技术
风电设备的高度较高，因而受雷电作用严重影响。已公开了大量风电设备用雷电防护系统及用于确保此类设备的电磁兼容性的措施。尽管有丰富的雷电防护措施，相对频繁的雷击仍对这些设备造成严重影响。因而在维护工作中，必须对这些设备的受雷击影响严重的元件进行检查，并视情况将其更换。
就经济性方面而言，维护工作是风电设备工作状态下主要的成本要素。
例如，仅是设备高度的提高便会使维护复杂度显著加大，因为需要经过更多行程才能到达待检验的元件。
在上述情形下，虽然可以借助直升机辅助来节省时间，但实施起来并不容易，因为其只能在相对无风的时间内实施，且飞行时间的成本相对较高。此外，维护周期肯定会导致设备停机从而影响成本。
特别是在海上技术设备迅速增多的情形下，维护成本极高，因为无法轻易到达这些设备。
因此，对于风电设备的运营商而言，有利方案是对设备的雷电负荷进行检测，从而使维护周期与实际的雷电负荷相匹配。
虽然已公开了若干此类系统，但是这些系统存在缺点。
例如，DE 44 01 069 C1描述一种相对复杂的系统，该系统仅允许利用外部仪器来进行后续分析。此外，利用该系统只能检测最大振幅。因此，无法测定雷电事件的发生频率及其强度。就这方面而言，必须在特定的时间段内对该系统进行分析，且只能进行极粗略的估算。
在测量避雷器中的雷电流时，一项主要挑战是，为避雷器的可能的高压电位与测量系统间实现电气隔离。
上述内容也被收录在若干标准中。例如，所有电气和电子系统必须与携带雷电流的部件间隔所谓的“隔离距离”(DIN EN 62305)。该距离的数量级通常为一米或数米。
若在避雷器上安装电感式电流传感器(例如电流互感器，罗氏线圈)，该电感式电流传感器必须以耐高压的方式与分析单元电隔离。
优选可以通过光波导连接或通过无线电路径来实现这一点。这两种技术均需要能量来传输测量数据。电池、太阳能电池等常常不适用，因为其无法确保持续的工作可靠性。
虽然可以利用光波导中的光(沿与测量数据方向相反的方向)进行供能，但此方案一方面非常复杂，另一方面，所必需的光功率又为操作人员带来不小的危险，例如激光所引起的炫目。
其他系统虽然能从雷电能量进行供能，但需要以精密协调的方式进行布置，以便为整个测量电路供能。
发明内容
本发明的目的是，提供一种简单的、克服现有技术的一个或多个缺点的雷电流监控装置。
本发明用以达成上述目的的解决方案是独立权力要求的特征。本发明的有利技术方案由从属权力要求给出。
附图说明
下面参照附图结合优选实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明的一种优选实施方式中的雷电流监控装置的示意图；
图2为本发明的另一优选实施方式中的雷电流监控装置的示意图；
图3为本发明的又一优选实施方式中的雷电流监控装置的示意图；以及
图4为本发明的一种优选实施方式中的雷电流监控装置的含更多细节的示意图。
具体实施方式
图1至图4分别示出一个本发明的雷电流监控装置1。
下面参照待监控设备BA，例如风电设备的避雷器，对该雷电流监控装置1进行描述。
雷电流监控装置1具有组合式供能及传感器装置KES，其被设计为从作用于所述待监控设备的雷电放电获取用于互感器装置LED的能量，其中，所获取的能量与所述雷电放电相关。
如图4所示，所述组合式供能及传感器装置例如可具有电容器C。该电容器对电荷进行存储。利用适当的耦合，例如可从作用于待监控设备BA的雷电取得电容器C上的电荷。
为此，例如可以采用如图1中借助线匝所示的电感式耦合、如图2中借助电容器所示的电容式耦合，或者如图3中借助两个导线所示的电耦合。
雷电流监控装置1还具有互感器装置LED，其从组合式供能及传感器装置KES的所述获取的能量产生光信号，其中，所述光信号与所获取的能量相关。
示范性的互感器装置是半导体器件，例如发光二极管或辉光灯。
此外，雷电流监控装置1还具有光学传输路径LWL，其用于传输所述信号和提供电隔离。
传输路径LWL例如可以实施为自由空间路径或光波导。由于所述待传输信号对所述传输路径无特别要求，可以采用塑料多模纤维。
作为替代方案，传输路径LWL也可以实施为无线电传输路径。功率需求较低，因而能简单地从获取的能量得到供能的示范性技术为：ZigBee、WLAN、蓝牙以及其他短程无线电系统。
雷电流监控装置1还具有电气分析装置PC，其根据所述光信号来对作用于所述待监控设备的雷电放电进行识别和评估。为此，电气分析装置PC可以具有另一互感器装置，该互感器装置又从所获得的 光信号产生电气信号。示范性的互感器装置是半导体器件，例如光电管、光电二极管、光电晶体管或光电电阻器。此外，电气分析装置PC还可以具有适合的微控制器和微处理器，所述微控制器和微处理器具有更多远程通信装置，以便例如通过无线或有线数据通道将状态信号转发至距离较远的控制站。
电气分析装置PC例如可以根据所述光信号的强度和/或持续时间，来对作用于待监控设备BA的雷电放电进行识别和评估。
在本发明的实施例中，进行传输所需的能量例如以电感方式、电容方式或电方式取自所述雷电流本身。借助该能量便能将测得的电流传输至所述分析单元。但所述分析单元本身并不通过该取出的能量得到供能。
这样便能以简单且低成本的方式对作用于待监控设备(例如避雷器BA)的各雷电的数目及强度进行检测，并以相应的空间间隔进行评估。相应的分析单元例如可以安装在电塔底部上或风电设备的发电机轮毂附近。这样便能保持简单且成本极低的系统结构。
附图标记表 
1 雷电流监控装置
KES 组合式供能及传感器装置
LED 互感器装置 
LWL 传输路径，光学传输路径，无线电传输路径
PC 电气分析装置 
BA 避雷器。

Claims (6)

1.一种用于待监控设备(BA)的雷电流监控装置(1)，具有
组合式供能及传感器装置(KES)，其被设计为从作用于所述待监控设备的雷电放电获取用于互感器装置(LED)的能量，其中，所述获取的能量与所述雷电放电相关，
互感器装置(LED)，其从所述组合式供能及传感器装置(KES)的所述获取的能量产生光信号，其中，所述光信号与所述获取的能量相关，
传输路径(LWL)，其用于传输所述信号和提供电隔离，所述传输路径(LWL)具有无线电路径，以及
电气分析装置(PC)，其根据所述传输的信号来对作用于所述待监控设备的雷电放电进行识别和评估。
2.根据权利要求1所述的雷电流监控装置，其中，所述互感器装置(LED)具有半导体器件。
3.根据权利要求1或2所述的雷电流监控装置，其中，所述组合式供能及传感器装置具有电容器(C)，所述电容器利用与所述待监控设备的电耦合、电容式耦合或电感式耦合来获取能量。
4.根据权利要求1所述的雷电流监控装置，其中，所述雷电流监控装置具有根据所述光信号的强度和/或持续时间来对作用于所述待监控设备的雷电放电进行识别和评估的电气分析装置(PC)。
5.根据权利要求1所述的雷电流监控装置，其中，所述待监控设备是避雷器(BA)。
6.根据权利要求5所述的雷电流监控装置，其中，所述待监控设备是风电设备的避雷器。
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