CN209586595U - 一种风机防雷环境在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对风机防雷环境进行在线监测的风机防雷环境在线监测装置。该监测装置包括电源模块、碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块组成，该风机防雷环境在线监测装置能够对风机防雷环境进行在线监测，大大减少了现场运维人员的工作量，降低了运维成本；能提前发现处理防雷碳刷、防雷铜带的故障，减少雷击对风机的损害；大量数据的采集分析，可为风机防雷建立大数据库基础，为风机防雷的技术改进提供数据支持。适合在在线监测领域推广应用。

Description

一种风机防雷环境在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及在线监测领域，具体涉及一种风机防雷环境在线监测装置。

背景技术

风力发电机多处于野外的高山、高原、海上等恶劣环境中，加上风机高度越来越高，遭受雷击的概率很大，雷击给风机造成的损失也很严重，除了设备损失，停电损失、维修费用等损失高昂。

目前，对风机的防雷检测，主要靠人工进行，包括风机接地电阻测量、防雷碳刷检查、防雷铜带检查、螺栓拧紧等工作，这给现场运维人员带来很大的工作量，而且人工检查的频率很低，一般一年一次，防雷设备在运行中出现故障，往往很难发现。因此迫切需要一种能对风机的防雷环境状态进行整体在线监测一种装置，解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对风机防雷环境进行在线监测的风机防雷环境在线监测装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：该风机防雷环境在线监测装置，包括电源模块、碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块，所述电源模块用于给碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块供电，所述碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块分别与CPU相连；

所述碳刷连接测量模块包括风机的风轮锁紧盘、防雷碳刷、碳刷支架、第一测量激励线圈、第一测量检测线圈、第一DDS芯片、第一DC芯片、第一DSP芯片、第一连接线、第二连接线、第一电阻R2，所述碳刷支架的一端固定在风轮锁紧盘上，碳刷支架的另一端与防雷碳刷固定连接，所述防雷碳刷的表面与风轮锁紧盘的外侧表面通过接触的方式连接，所述第一测量激励线圈、第一测量检测线圈均套设在碳刷支架上，所述第一连接线的一端与第一DDS芯片相连，第一连接线的另一端缠绕第一测量激励线圈后与第一DDS芯片相连，所述第二连接线的一端与第一ADC芯片相连，第二连接线的另一端缠绕第一测量检测线圈后与第一ADC芯片相连，第一电阻R2的两端分别与第二连接线的两端相连，所述第一DDS芯片、第一ADC芯片分别与第一DSP芯片相连，所述第一DSP芯片与CPU相连；

所述防雷铜带连接测量模块包括风机防雷铜带、测量辅助线、第二测量激励线圈、第二测量检测线圈、第二DDS芯片、第二DC芯片、第二DSP芯片、第三连接线、第四连接线、第二电阻R2、用于紧固风机防雷铜带的螺栓，所述测量辅助线的两端分别固定在风机防雷铜带和螺栓上，所述第二测量激励线圈、第二测量检测线圈均套设在测量辅助线上，所述第三连接线的一端与第二DDS芯片相连，第三连接线的另一端缠绕第二测量激励线圈后与第二DDS芯片相连，第四连接线的一端与第二ADC芯片相连，第四连接线的另一端缠绕第二测量检测线圈后与第二ADC芯片相连，第二电阻R2的两端分别与第四连接线的两端相连，所述第二DDS芯片、第二ADC芯片分别与第二DSP芯片相连，所述第二DSP芯片与CPU相连；

所述SPD状态监测模块包括底座、SPD本体，所述底座上设置有与SPD本体相匹配的凹槽，所述SPD本体设置在凹槽内，所述凹槽底部设置有插孔，所述SPD本体的下端设置有与插孔相匹配的插脚，所述SPD本体上设置有脱扣机构、用于表征脱扣机构开路/短路状态的遥信开关、指示灯，所述底座上设置有进线端子、出线端子、5P接线端子，所述进线端子、出线端子、5P接线端子分别与SPD本体相连，其特征在于：所述底座内嵌设有采集板、温度传感器、漏电流传感器、罗氏双通道线圈，所述温度传感器设置在SPD本体表面，所述采集板分别与进线端子、出线端子、5P接线端子相连，所述采集板上集成有第三ADC芯片、第三DSP芯片、时钟芯片、存储器、第三485总线，所述温度传感器、漏电流传感器、罗氏双通道线圈分别与第三ADC芯片相连，所述遥信开关、时钟芯片、存储器、第三485总线分别与第三DSP芯片相连，所述第三485总线与CPU相连；

所述雷电流波形监测模块包括第一传感器CH1、第二传感器CH2、第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2、触发电路Trig、LCD显示屏、键盘、内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、FPGA芯片、第四ADC芯片、第四DSP芯片、供电单元，所述第一传感器CH1的输出端与第一行波调理电路AMP1的输入端相连，所述第二传感器CH2的输出端与第二行波调理电路AMP2的输入端相连，所述触发电路Trig的输入端分别与第一传感器CH1的输出端、第二传感器CH2的输出端相连，所述触发电路Trig的输出端、第一行波调理电路AMP1的输出端、第二行波调理电路AMP2的输出端分别与第四ADC芯片相连，所述第四ADC芯片、内存模块DDR SDRAM、第四DSP芯片分别与FPGA芯片相连，所述内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、LCD显示屏、键盘分别与第四DSP芯片相连，所述供电单元分别与第一传感器CH1、第二传感器CH2、第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2、触发电路Trig、LCD显示屏、键盘、内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、FPGA芯片、第四ADC芯片、第四DSP芯片供电连接，所述485总线与CPU相连；

所述接地电阻监测模块包括接地电阻在线监测仪、第五DSP芯片，所述接地电阻在线监测仪的E、P、C三极均通过隔离装置接地，所述隔离装置、接地电阻在线监测仪分别与第五DSP芯片相连，所述第五DSP芯片与CPU相连。

进一步的是，所述罗氏双通道线圈包括环形的非铁磁材料骨架、第一铜导线、第二铜导线，所述第一铜导线、第二铜导线分别缠绕在环形的非铁磁材料骨架上，第一铜导线、第二铜导线互相并列且平行设置，第一铜导线的输出端、第二铜导线的输出端分别与第三ADC芯片相连。

进一步的是，所述遥信开关与第三DSP芯片之间设置有光耦合器。

进一步的是，所述隔离装置为电磁铁。

进一步的是，所述CPU为ARM CORTEX A9。

进一步的是，所述硬盘存储器为32GINAND FLASH存储器。

进一步的是，所述网口为1000M网口。

进一步的是，所述人机交互模块为包括LED指示灯和7寸触摸液晶显示屏。

本实用新型的有益效果：该风机防雷环境在线监测装置在使用时，利用碳刷连接测量模块监测碳刷的连接状态，并将监测数据传给CPU处理；利用防雷铜带连接测量模块监测防雷铜带的连接状态，并将监测数据上传给CPU处理；利用SPD状态监测模块监测风机上使用的SPD的漏流、温度和热脱扣器状态，并将数据传给CPU处理；雷电流波形监测模块监测风机关键部位遭受的雷击波形数据，并将数据上传给CPU处理；接地电阻监测模在线监测风机地网的接地电阻值，并将测量值上传给CPU处理，CPU通过对比判断以上监测数据，将需要的数据保存在硬盘存储器中，并将关键数据通过网口或4G无线网卡上传到远处的管控平台，监测装置自带人机交互界面，可以将监测到的数据和报警信息可视化的呈现给用户，该风机防雷环境在线监测装置能够对风机防雷环境进行在线监测，大大减少了现场运维人员的工作量，降低了运维成本；能提前发现处理防雷碳刷、防雷铜带的故障，减少雷击对风机的损害；大量数据的采集分析，可为风机防雷建立大数据库基础，为风机防雷的技术改进提供数据支持。

附图说明

图1是本实用新型所述的风机防雷环境在线监测装置的结构框图；

图2是本实用新型所述碳刷连接测量模块的结构示意图；

图3是本实用新型所述防雷铜带连接测量模块的结构示意图；

图4是本实用新型所述SPD状态监测模块的结构示意图；

图5是本实用新型所述SPD状态监测模块的采集板集成结构框图；

图6是本实用新型所述SPD状态监测模块的罗氏双通道线圈结构示意图；

图7是本实用新型所述雷电流波形监测模块的结构示意图；

图8是本实用新型所述接地电阻监测模块的结构示意图；

附图标记说明：底座1、SPD本体2、凹槽3、插孔4、插脚5、脱扣机构6、遥信开关7、进线端子8、出线端子9、5P接线端子10、采集板11、温度传感器12、漏电流传感器13、罗氏双通道线圈14、非铁磁材料骨架1401、第一铜导线1402、第二铜导线1403、第三ADC芯片15、第三DSP芯片16、时钟芯片17、存储器18、第三485总线19、指示灯20、轮锁紧盘21、防雷碳刷22、碳刷支架23、第一测量激励线圈24、第一测量检测线圈25、第一连接线26、第二连接线27、第一电阻R2 28、风机防雷铜带31、测量辅助线32、第二测量激励线圈33、第二测量检测线圈34、第三连接线35、第四连接线36、第二电阻R237、螺栓38、隔离装置41、接地电阻在线监测仪42。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

如图1-8所示，该风机防雷环境在线监测装置，包括电源模块、碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块，所述电源模块用于给碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块供电，所述碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块分别与CPU相连；该风机防雷环境在线监测装置在使用时，利用碳刷连接测量模块监测碳刷的连接状态，并将监测数据传给CPU处理；利用防雷铜带连接测量模块监测防雷铜带的连接状态，并将监测数据上传给CPU处理；利用SPD状态监测模块监测风机上使用的SPD的漏流、温度和热脱扣器状态，并将数据传给CPU处理；雷电流波形监测模块监测风机关键部位遭受的雷击波形数据，并将数据上传给CPU处理；接地电阻监测模在线监测风机地网的接地电阻值，并将测量值上传给CPU处理，CPU通过对比判断以上监测数据，将需要的数据保存在硬盘存储器中，并将关键数据通过网口或4G无线网卡上传到远处的管控平台，监测装置自带人机交互界面，可以将监测到的数据和报警信息可视化的呈现给用户，该风机防雷环境在线监测装置能够对风机防雷环境进行在线监测，大大减少了现场运维人员的工作量，降低了运维成本；能提前发现处理防雷碳刷、防雷铜带的故障，减少雷击对风机的损害；大量数据的采集分析，可为风机防雷建立大数据库基础，为风机防雷的技术改进提供数据支持。

所述碳刷连接测量模块包括风机的风轮锁紧盘21、防雷碳刷22、碳刷支架23、第一测量激励线圈24、第一测量检测线圈25、第一DDS芯片、第一DC芯片、第一DSP芯片、第一连接线26、第二连接线27、第一电阻R228，所述碳刷支架23的一端固定在风轮锁紧盘21上，碳刷支架23的另一端与防雷碳刷22固定连接，所述防雷碳刷22的表面与风轮锁紧盘21的外侧表面通过接触的方式连接，所述第一测量激励线圈24、第一测量检测线圈25均套设在碳刷支架23上，所述第一连接线26的一端与第一DDS芯片相连，第一连接线26的另一端缠绕第一测量激励线圈24后与第一DDS芯片相连，所述第二连接线27的一端与第一ADC芯片相连，第二连接线27的另一端缠绕第一测量检测线圈25后与第一ADC芯片相连，第一电阻R228的两端分别与第二连接线27的两端相连，所述第一DDS芯片、第一ADC芯片分别与第一DSP芯片相连，所述第一DSP芯片与CPU相连；碳刷连接测量模块采用了非接触式双线圈感应法测量原理，当风力发电机长期运行后，风轮锁紧盘21与防雷碳刷22的接触面会发生磨损，或污垢堆积等因素引起连接电阻增大，此时第一DDS芯片控制第一DDS芯片在第一测量激励线圈24施加远离工频的交流信号源U1，根据理想变压器原理，U1通过第一测量激励线圈24在被测回路中感应出一个与之同频的交流电压U0,且：U0＝U1/N1，N1为第一测量激励线圈24的匝数，被测回路电流为：i0＝U0/Rx,式中Rx为被测回路的电阻，i0在第一测量检测线圈25中感应产生的被测电流为：i2＝i0/N2，N2为第一测量检测线圈25的匝数，可得被测连接电阻：Rx＝U0/i0＝1/N1*N2*U1/i2。由于N1、N2均为固定值，因此测量值由U1、i2决定。U1为DSP控制DDS产生的信号，为确定量；而i2＝R2/U2，R2为固定值的测量电阻，因此只需测量U2，第一ADC芯片将U2转换为数字信号，第一DSP芯片通过公式计算出Rx的值，并将数据传给CPU。为了使监测效果更好，所述第一DDS芯片优选为AD9835芯片，所述第一ADC芯片优选为ADS7816芯片，所述第一DSP芯片优选为ADSP-BF531SBSTZ400芯片。

所述防雷铜带连接测量模块包括风机防雷铜带31、测量辅助线32、第二测量激励线圈33、第二测量检测线圈34、第二DDS芯片、第二DC芯片、第二DSP芯片、第三连接线35、第四连接线36、第二电阻R2 37、用于紧固风机防雷铜带31的螺栓38，所述测量辅助线32的两端分别固定在风机防雷铜带31和螺栓38上，所述第二测量激励线圈33、第二测量检测线圈34均套设在测量辅助线32上，所述第三连接线35的一端与第二DDS芯片相连，第三连接线35的另一端缠绕第二测量激励线圈33后与第二DDS芯片相连，第四连接线36的一端与第二ADC芯片相连，第四连接线36的另一端缠绕第二测量检测线圈34后与第二ADC芯片相连，第二电阻R237的两端分别与第四连接线36的两端相连，所述第二DDS芯片、第二ADC芯片分别与第二DSP芯片相连，所述第二DSP芯片与CPU相连；所述防雷铜带连接测量模块也采用了非接触式双线圈感应法测量原理，当风力发电机叶片长期运行后，螺栓38容易松动，引起连接电阻增大，此时第二DDS芯片控制第二DDS芯片在第二测量激励线圈33施加远离工频的交流信号源U1，根据理想变压器原理，U1通过第二测量激励线圈33在被测回路中感应出一个与之同频的交流电压U0,且：U0＝U1/N1，N1为第二测量激励线圈33的匝数，被测回路电流为：i0＝U0/Rx,式中Rx为被测回路的电阻，i0在第二测量检测线圈34中感应产生的被测电流为：i2＝i0/N2，N2为第二测量检测线圈34的匝数，可得被测连接电阻：Rx＝U0/i0＝1/N1*N2*U1/i2。由于N1、N2均为固定值，因此测量值由U1、i2决定。U1为DSP控制DDS产生的信号，为确定量；而i2＝R2/U2，R2为固定值的测量电阻，因此只需测量U2，第二ADC芯片将U2转换为数字信号，第二DSP芯片通过公式计算出Rx的值，并将数据传给CPU。为了使监测效果更好，所述第二DDS芯片优选为AD9835芯片，所述第二DC芯片优选为ADS7816芯片，所述第二DSP芯片优选为ADSP-BF531SBSTZ400芯片。

所述SPD状态监测模块包括底座1、SPD本体2，所述底座1上设置有与SPD本体2相匹配的凹槽3，所述SPD本体2设置在凹槽3内，所述凹槽3底部设置有插孔4，所述SPD本体2的下端设置有与插孔4相匹配的插脚5，所述SPD本体2上设置有脱扣机构6、用于表征脱扣机构6开路/短路状态的遥信开关7、指示灯20，所述底座1上设置有进线端子8、出线端子9、5P接线端子10，所述进线端子8、出线端子9、5P接线端子10分别与SPD本体2相连，其特征在于：所述底座1内嵌设有采集板11、温度传感器12、漏电流传感器13、罗氏双通道线圈14，所述温度传感器12设置在SPD本体2表面，所述采集板11分别与进线端子8、出线端子9、5P接线端子10相连，所述采集板11上集成有第三ADC芯片15、第三DSP芯片16、时钟芯片17、存储器18、第三485总线19，所述温度传感器12、漏电流传感器13、罗氏双通道线圈14分别与第三ADC芯片15相连，所述遥信开关7、时钟芯片17、存储器18、第三485总线19分别与第三DSP芯片16相连，所述第三485总线19与CPU相连；该SPD状态监测模块在使用时，利用温度传感器12感应SPD本体2上的温度，温度传感器12自带调理电路，将温度信号调理为可测量的电模拟电压信号传输给第三ADC芯片15，利用漏电流传感器13将感应的漏电流信号传递给第三ADC芯片15，利用罗氏双通道线圈14将流过第三SPD本体2的雷电流信号感应为电压信号传递给第三ADC芯片15，第三ADC芯片15将接收到的温度信号、漏电流信号、雷电压信号经过模数转换后送入第三DSP芯片16，同时利用遥信开关7表征脱扣机构6开路/短路状态并将其状态信息传递给第三DSP芯片16，时钟芯片17采集系统时间传递给第三DSP芯片16，第三DSP芯片16接收到上述信号对其进行对比判断，并将判断结果和相关信号数据存储在存储器18中，同时将需要数据通过第三485总线19传递给CPU。

现有的罗氏线圈传感器是通过一个均匀缠绕在非铁磁材料上的环形线圈加一组引出线缆作为输出端口组成。当罗氏线圈本体上由于空间电磁辐射、震动、碰触等外界因素导致传感器输出端口存在干扰信号时，后端的采集装置会误将干扰信号当做有效信号进行采集，从而引起误判。为了解决该问题，本实用新型提出了一种罗氏双通道线圈14，所述罗氏双通道线圈14包括环形的非铁磁材料骨架1401、第一铜导线1402、第二铜导线1403，所述第一铜导线1402、第二铜导线1403分别缠绕在环形的非铁磁材料骨架1401上，第一铜导线1402、第二铜导线1403互相并列且平行设置，第一铜导线1402的输出端、第二铜导线1403的输出端分别与第三ADC芯片15相连。采用了两条铜导线并列绕制在同一非铁磁材料骨架1401上，形成双通道信号输出端口，采用一个罗氏双通道线圈14即可为电流采集的抗干扰设计提供两组比对信号，双通道罗氏线圈由两组相同规格的铜导线并行绕制在同一非铁磁性材料骨架上构成，每一组铜导线输出一对信号线，为采集装置提供两组感应的雷击电流信号，当有干扰信号发生时，通过两个通道的信号可以从发生时间时域和波形特征频域+时域的分析来判断是有效的通过被测物体的真实电流，还是干扰信号。解决了现有单通道罗氏线圈对线圈中产生的干扰信号无法与被测量信号有效区分的问题，特别是解决了与被测信号频率基本相同的干扰信号与被测量信号的区分。

为了使监测更加准确高效，所述遥信开关7与第三DSP芯片16之间设置有光耦合器。所述温度传感器12为LMT84传感器。所述漏电流传感器13为ZLA-C60-1传感器。所述第三ADC芯片15为ADC3221芯片。所述第三DSP芯片16为ADSP-BF531SBSTZ400芯片。所述时钟芯片17为DS1302芯片。所述存储器18为KLMBG4GESD-B03P存储器。所述第三485总线19为MAX3485总线。

所述雷电流波形监测模块包括第一传感器CH1、第二传感器CH2、第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2、触发电路Trig、LCD显示屏、键盘、内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、FPGA芯片、第四ADC芯片、第四DSP芯片、供电单元，所述第一传感器CH1的输出端与第一行波调理电路AMP1的输入端相连，所述第二传感器CH2的输出端与第二行波调理电路AMP2的输入端相连，所述触发电路Trig的输入端分别与第一传感器CH1的输出端、第二传感器CH2的输出端相连，所述触发电路Trig的输出端、第一行波调理电路AMP1的输出端、第二行波调理电路AMP2的输出端分别与第四ADC芯片相连，所述第四ADC芯片、内存模块DDR SDRAM、第四DSP芯片分别与FPGA芯片相连，所述内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、LCD显示屏、键盘分别与第四DSP芯片相连，所述供电单元分别与第一传感器CH1、第二传感器CH2、第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2、触发电路Trig、LCD显示屏、键盘、内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、FPGA芯片、第四ADC芯片、第四DSP芯片供电连接，所述485总线与CPU相连；该雷电流波形监测模块在使用时，当有雷击发生时，第一传感器CH1感应到雷击电流信号并将其分别传递给第一行波调理电路AMP1、触发电路Trig，同时第二传感器CH2感应到雷击电流信号并将其分别传递给第二行波调理电路AMP1、触发电路Trig，触发电路Trig接收到雷击电流信号后触发第四ADC芯片进行采样，同时FPGA芯片、第四DSP芯片进入数据处理状态，通过触发的方式可以降低系统运行功耗，在正常情况下处于低功耗运行模式，只有发生雷击时FPGA芯片、第四DSP芯片、第四ADC芯片才开始工作，第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2分别将接收到的雷击电流信号调整为第四ADC芯片采样信号范围内，第四ADC芯片接收到雷击电流信号后将其进行模拟数字信号转换，提供后续电路对比分析所需的数据，FPGA芯片用于控制第四ADC芯片完成模拟数字信号的转换，并读取第四ADC芯片转换的雷击电流信号数据，将其暂存于内存模块DDRSDRAM，然后通知第四DSP芯片处理数据，第四DSP芯片从内存模块DDR SDRAM读取数据，对获得的两路雷击电流信号数据进行相似度对比来判断是雷电流还是干扰信号，若两路雷击电流波形相似度满足要求，判定为有效波形数据，记录在存储模块EMMC中并通过485总线将其数据传输给上位机，485总线还用于和其他子机通讯发送，若两路雷击电流波形相似度不满足要求，则为干扰信号，将干扰信号剔除，保存雷电流波形数据，由于采用了两路传感器、双通道同步采样技术、波形相似度对比分析，使得该抗干扰型雷电流波形记录装置对雷击电流的记录准确可靠，排除了由于传感器线路、装置自身受到外界强电磁干扰导致的误记录，能够剔除空间强电磁环境干扰获取完整的雷击电流波形、提取波形、能量、发生时刻等数据进一步提升了雷击电流记录装置的稳定、可靠性，而且还设置有LCD显示屏、键盘，使其具有雷电流波形采集、记录、现场展示、参数设置、历史记录查看、数据传输功能。

在上述实施方式中，所述第一传感器CH1、第二传感器CH2可以采用现有的罗氏线圈，即所述第一传感器CH1、第二传感器CH2均为H-FCT-200电流传感器。为了能够准确剔除空间强电磁环境干扰获取完整的雷击电流波形、提取波形、能量、发生时刻等数据，所述LCD显示屏为M24S1309显示屏，所述键盘为4键薄膜键盘，LCD、键盘用于现场展示波形、参数设置、历史记录查看等功能，所述内存模块DDR SDRAM为MT41K128M8DA-107内存模块，所述存储模块EMMC为KLM8G1GESD-B03P存储模块，所述485总线为MAX3485总线，所述FPGA芯片为XILINX SPARTAN6XC6SLX45FPGA芯片，所述第四ADC芯片为ADC3221ADC芯片，所述第四DSP芯片为DSP-BF531SBSTZ400DSP芯片。供电单元用于提供装置工作所需的电源，支持100-240V宽范围交流供电、12V直流供电、太阳能供电。

所述接地电阻监测模块包括接地电阻在线监测仪42、第五DSP芯片，所述接地电阻在线监测仪的E、P、C三极均通过隔离装置41接地，所述隔离装置41、接地电阻在线监测仪42分别与第五DSP芯片相连，所述第五DSP芯片与CPU相连。接地电阻在线监测仪选用三极异频法的ERCR3000B测量仪器，以降低工频干扰信号对接地电阻测量的影响。接地电阻在线监测仪通过485总线与第五DSP芯片通信，接地电阻测试仪的E、P、C三极通过隔离装置接地，隔离装置选用耐压等级很高的电磁铁，第五DSP芯片通过控制电磁铁的断开/闭合状态来实现隔离。当需要测量接地电阻时，DSP控制电磁铁通电，3、4端口闭合，则可以测量接地电阻值；当测量完毕后，控制电磁铁断电，3、4端口断开，无法测量接地电阻。接地电阻一般一天测量一次，所以大多数时候，3、4端口都是断开的，起到了隔离雷击发生时产生的反电势的作用，保护了接地电阻在线监测仪免受雷击的损坏。所述第五DSP芯片优选ADSP-BF531SBSTZ400芯片。

为了保证监测效果，所述CPU优选为ARM CORTEX A9。所述硬盘存储器优选为32GINAND FLASH存储器。所述网口优选为1000M网口。所述人机交互模块为包括LED指示灯和7寸触摸液晶显示屏。

Claims (8)

1.一种风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：包括电源模块、碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块，所述电源模块用于给碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、CPU、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块供电，所述碳刷连接测量模块、防雷铜带连接测量模块、SPD状态监测模块、雷电流波形监测模块、接地电阻监测模块、硬盘存储器、网口、4G无线网卡、人机交互模块分别与CPU相连；

所述碳刷连接测量模块包括风机的风轮锁紧盘(21)、防雷碳刷(22)、碳刷支架(23)、第一测量激励线圈(24)、第一测量检测线圈(25)、第一DDS芯片、第一DC芯片、第一DSP芯片、第一连接线(26)、第二连接线(27)、第一电阻R2(28)，所述碳刷支架(23)的一端固定在风轮锁紧盘(21)上，碳刷支架(23)的另一端与防雷碳刷(22)固定连接，所述防雷碳刷(22)的表面与风轮锁紧盘(21)的外侧表面通过接触的方式连接，所述第一测量激励线圈(24)、第一测量检测线圈(25)均套设在碳刷支架(23)上，所述第一连接线(26)的一端与第一DDS芯片相连，第一连接线(26)的另一端缠绕第一测量激励线圈(24)后与第一DDS芯片相连，所述第二连接线(27)的一端与第一ADC芯片相连，第二连接线(27)的另一端缠绕第一测量检测线圈(25)后与第一ADC芯片相连，第一电阻R2(28)的两端分别与第二连接线(27)的两端相连，所述第一DDS芯片、第一ADC芯片分别与第一DSP芯片相连，所述第一DSP芯片与CPU相连；

所述防雷铜带连接测量模块包括风机防雷铜带(31)、测量辅助线(32)、第二测量激励线圈(33)、第二测量检测线圈(34)、第二DDS芯片、第二DC芯片、第二DSP芯片、第三连接线(35)、第四连接线(36)、第二电阻R2(37)、用于紧固风机防雷铜带(31)的螺栓(38)，所述测量辅助线(32)的两端分别固定在风机防雷铜带(31)和螺栓(38)上，所述第二测量激励线圈(33)、第二测量检测线圈(34)均套设在测量辅助线(32)上，所述第三连接线(35)的一端与第二DDS芯片相连，第三连接线(35)的另一端缠绕第二测量激励线圈(33)后与第二DDS芯片相连，第四连接线(36)的一端与第二ADC芯片相连，第四连接线(36)的另一端缠绕第二测量检测线圈(34)后与第二ADC芯片相连，第二电阻R2(37)的两端分别与第四连接线(36)的两端相连，所述第二DDS芯片、第二ADC芯片分别与第二DSP芯片相连，所述第二DSP芯片与CPU相连；

所述SPD状态监测模块包括底座(1)、SPD本体(2)，所述底座(1)上设置有与SPD本体(2)相匹配的凹槽(3)，所述SPD本体(2)设置在凹槽(3)内，所述凹槽(3)底部设置有插孔(4)，所述SPD本体(2)的下端设置有与插孔(4)相匹配的插脚(5)，所述SPD本体(2)上设置有脱扣机构(6)、用于表征脱扣机构(6)开路/短路状态的遥信开关(7)、指示灯(20)，所述底座(1)上设置有进线端子(8)、出线端子(9)、5P接线端子(10)，所述进线端子(8)、出线端子(9)、5P接线端子(10)分别与SPD本体(2)相连，其特征在于：所述底座(1)内嵌设有采集板(11)、温度传感器(12)、漏电流传感器(13)、罗氏双通道线圈(14)，所述温度传感器(12)设置在SPD本体(2)表面，所述采集板(11)分别与进线端子(8)、出线端子(9)、5P接线端子(10)相连，所述采集板(11)上集成有第三ADC芯片(15)、第三DSP芯片(16)、时钟芯片(17)、存储器(18)、第三485总线(19)，所述温度传感器(12)、漏电流传感器(13)、罗氏双通道线圈(14)分别与第三ADC芯片(15)相连，所述遥信开关(7)、时钟芯片(17)、存储器(18)、第三485总线(19)分别与第三DSP芯片(16)相连，所述第三485总线(19)与CPU相连；

所述雷电流波形监测模块包括第一传感器CH1、第二传感器CH2、第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2、触发电路Trig、LCD显示屏、键盘、内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、FPGA芯片、第四ADC芯片、第四DSP芯片、供电单元，所述第一传感器CH1的输出端与第一行波调理电路AMP1的输入端相连，所述第二传感器CH2的输出端与第二行波调理电路AMP2的输入端相连，所述触发电路Trig的输入端分别与第一传感器CH1的输出端、第二传感器CH2的输出端相连，所述触发电路Trig的输出端、第一行波调理电路AMP1的输出端、第二行波调理电路AMP2的输出端分别与第四ADC芯片相连，所述第四ADC芯片、内存模块DDR SDRAM、第四DSP芯片分别与FPGA芯片相连，所述内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、LCD显示屏、键盘分别与第四DSP芯片相连，所述供电单元分别与第一传感器CH1、第二传感器CH2、第一行波调理电路AMP1、第二行波调理电路AMP2、触发电路Trig、LCD显示屏、键盘、内存模块DDR SDRAM、存储模块EMMC、485总线、FPGA芯片、第四ADC芯片、第四DSP芯片供电连接，所述485总线与CPU相连；

所述接地电阻监测模块包括接地电阻在线监测仪(42)、第五DSP芯片，所述接地电阻在线监测仪的E、P、C三极均通过隔离装置(41)接地，所述隔离装置(41)、接地电阻在线监测仪(42)分别与第五DSP芯片相连，所述第五DSP芯片与CPU相连。

2.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述罗氏双通道线圈(14)包括环形的非铁磁材料骨架(1401)、第一铜导线(1402)、第二铜导线(1403)，所述第一铜导线(1402)、第二铜导线(1403)分别缠绕在环形的非铁磁材料骨架(1401)上，第一铜导线(1402)、第二铜导线(1403)互相并列且平行设置，第一铜导线(1402)的输出端、第二铜导线(1403)的输出端分别与第三ADC芯片(15)相连。

3.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述遥信开关(7)与第三DSP芯片(16)之间设置有光耦合器。

4.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述隔离装置(41)为电磁铁。

5.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述CPU为ARMCORTEX A9。

6.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述硬盘存储器为32G INAND FLASH存储器。

7.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述网口为1000M网口。

8.如权利要求1所述的风机防雷环境在线监测装置，其特征在于：所述人机交互模块为包括LED指示灯和7寸触摸液晶显示屏。