CN212749114U - 一种10kV线路雷击监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种10kV线路雷击监测装置，涉及电力系统配网雷击监测技术领域。所述雷击监测装置，包括雷电流采集装置和数据采集装置，雷电流采集装置套接于避雷器导电部位，数据采集装置固定于避雷器底部，雷电流采集装置与数据采集装置电连接，数据采集装置通过通信模块与远程终端的数据接收模块连接；所述雷电流采集装置由线圈L1和磁芯组成。将雷电流采集装置和数据采集装置集成在避雷器上，结构简单，安装方便，通过避雷器的编号等信息即可判断雷击发生的位置，提高雷击故障查找效率。雷击监测装置取消了电源设计，信号传送电源取自雷击放电感应能量，解决了电源供电可靠性的问题。

Description

一种10kV线路雷击监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统配网雷击监测技术领域，具体涉及一种10kV线路雷击监测装置。

背景技术

10kV架空线路绝缘水平极为薄弱，极易发生雷击闪络跳闸，故障发生后由于放电点大多不太明显，依靠人工巡视查找故障较为困难。目前配网防雷设备在故障发生后无法准确定位雷电发生的位置以及雷击形式，当雷击事故发生时，维护人员无法迅速发现故障和确定故障点，及时对线路进行检修和维护，因此亟需开发一种可以迅速确定雷击故障点的雷击监测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种10kV线路雷击监测装置，解决现有装置无法准确判断故障点和雷击形式的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种10kV线路雷击监测装置，其特征在于：包括雷电流采集装置和数据采集装置，雷电流采集装置套接于避雷器导电部位，数据采集装置固定于避雷器底部，雷电流采集装置与数据采集装置电连接，数据采集装置通过通信模块与远程终端的数据接收模块连接；所述雷电流采集装置由线圈L1和磁芯组成。

更进一步的技术方案是所述数据采集装置包括整流电路B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、有极性电容C1、有极性电容C2、钳位二极管D1、钳位二极管D2、运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C、逻辑或门电路Q1、逻辑或门电路Q2、逻辑或门电路Q3、逻辑或门电路Q4；

所述线圈L1的1脚与整流电路B1的3脚连接，线圈L1的2脚与整流电路B1的4脚连接，整流电路B1的1脚接地，整流电路B1的2脚与电阻R1的1脚连接，电阻R1的2脚分别与有极性电容C1的正极、电阻R2的1脚、电阻R3的1脚连接，电阻R2的2脚分别与有极性电容C2的正极、钳位二极管D1的1脚、电阻R4的1脚、运算放大器U1A的同相输入端、运算放大器U1B的同相输入端、运算放大器U1C的同相输入端连接，电阻R3的2脚分别与钳位二极管D2的1脚、电阻R5的1脚、电阻R6的1脚、运算放大器U1A的电源端、运算放大器U1B的电源端、运算放大器U1C的电源端、逻辑或门电路Q1的电源端、逻辑或门电路Q2的电源端、逻辑或门电路Q3的电源端、逻辑或门电路Q4的电源端连接，极性电容C1的负极、钳位二极管D2的2脚、电阻R5的2脚、极性电容C2的负极、钳位二极管D1的2脚、电阻R4的2脚分别接地；

电阻R6的2脚分别与电阻R7的1脚、运算放大器U1A的反相输入端连接，电阻R7的2脚分别与电阻R9的1脚、运算放大器U1B的反相输入端连接，电阻R9的2脚分别与电阻R11的1脚、运算放大器U1C的反相输入端连接，电阻R11的2脚、运算放大器U1A的接地端、运算放大器U1B的接地端、运算放大器U1C的接地端分别接地；

运算放大器U1A的输出端与R12的1脚连接，R12的2脚分别与逻辑或门电路Q1的输入端、逻辑或门电路Q3的输入端连接；运算放大器U1B的输出端与R13的1脚连接，R13的2脚与逻辑或门电路Q2的输入端连接；运算放大器U1C的输出端与R14的1脚连接，R14的2脚与逻辑或门电路Q4的输入端连接；

逻辑或门电路Q1的输出端分别与通讯输出端口A1、R8的1脚连接；逻辑或门电路Q2的输出端分别与通讯输出端口A1、R8的1脚连接；逻辑或门电路Q3的输出端分别与通讯输出端口A0、R10的1脚连接；逻辑或门电路Q4的输出端分别与通讯输出端口A0、R10的1脚连接；电阻R8的2脚、电阻R10的2脚分别接地。

更进一步的技术方案是所述整流电路B1由四个二极管搭建而成。

工作原理：安装时，将雷电流采集装置的线圈L1套接在避雷器导电连接杆上，数据采集装置通过螺栓或螺钉固定在避雷器底部，随后将避雷器按常规方法并联安装于线路绝缘子两端即可。

雷击发生时，线圈L1产生感应电流，经过整流电路B1整流成直流信号，经整流电路B1和有极性电容C1组成的第一级RC滤波电路，电阻R2和有极性电容C2组成的第二级RC滤波电路后，感应电压经电阻R3和电阻R5分压后，VCC电压抬升使运算放大器处于工作状态，V_IN再抬升至稳定电压输入运算放大器同相输入端。

电阻R6、R7、R9、R11组成的分压电路将VCC分为三级基准比较电压VR11、VR9、VR7，分别对应低强度雷击V_L、中强度雷击V_M以及高强度雷击V_H。V_IN稳定时，V_IN与各自的运算放大器反相输入端分级电压比较。V_IN大于任一级比较电压，相应的运算放大器输出端输出高电平VCC，否则输出低电平GND。

逻辑或门电路接收比较电压结果后，通过A1/A0将对应的二进制数字信号通过通信模块输出只远程终端的数据接收模块，其中00、01、10、11分别对应无雷击放电、低强度雷击V_L、中强度雷击V_M以及高强度雷击V_H，工作人员通过接收的数字信号即可判断雷击位置以及强度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.将雷电流采集装置和数据采集装置集成在避雷器上，结构简单，安装方便，通过避雷器的编号等信息即可判断雷击发生的位置，提高雷击故障查找效率。

2.雷击监测装置取消了电源设计，信号传送电源取自雷击放电感应能量，解决了电源供电可靠性的问题。

3.数据采集装置通过设置三个运算放大器、四个逻辑或门电路，将雷击感应信号转换为数字信号进行传输，且数字信号对应着不同的雷击强度，信号不受传输线路长度及电场干扰影响，提高了信号的抗干扰能力，同时方便操作人员直接判断雷击强度。

4.A1/A0/GND三线线缆中，A1+GND和A0+GND组成的差分传输线，在远距离传输过程中能大幅降低恶劣电磁场工况下共模干扰对信号传输的影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为数据采集装置的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了一种10kV线路雷击监测装置，包括雷电流采集装置1和数据采集装置2，雷电流采集装置1由线圈L1和磁芯组成，线圈L1套接于避雷器导电连接杆上，数据采集装置2固定于避雷器底部，雷电流采集装置1与数据采集装置2电连接，数据采集装置2通过通信模块3与远程终端的数据接收模块4连接；所述雷电流采集装置1由线圈L1和磁芯组成。

数据采集装置2的电路连接如图2所示，整流电路B1由四个二极管搭建而成。线圈L1的1脚与整流电路B1的3脚连接，线圈L1的2脚与整流电路B1的4脚连接，整流电路B1的1脚接地，整流电路B1的2脚与电阻R1的1脚连接，电阻R1的2脚分别与有极性电容C1的正极、电阻R2的1脚、电阻R3的1脚连接，电阻R2的2脚分别与有极性电容C2的正极、钳位二极管D1的1脚、电阻R4的1脚、运算放大器U1A的同相输入端、运算放大器U1B的同相输入端、运算放大器U1C的同相输入端连接，电阻R3的2脚分别与钳位二极管D2的1脚、电阻R5的1脚、电阻R6的1脚、运算放大器U1A的电源端、运算放大器U1B的电源端、运算放大器U1C的电源端、逻辑或门电路Q1的电源端、逻辑或门电路Q2的电源端、逻辑或门电路Q3的电源端、逻辑或门电路Q4的电源端连接，极性电容C1的负极、钳位二极管D2的2脚、电阻R5的2脚、极性电容C2的负极、钳位二极管D1的2脚、电阻R4的2脚分别接地。

电阻R6的2脚分别与电阻R7的1脚、运算放大器U1A的反相输入端连接，电阻R7的2脚分别与电阻R9的1脚、运算放大器U1B的反相输入端连接，电阻R9的2脚分别与电阻R11的1脚、运算放大器U1C的反相输入端连接，电阻R11的2脚、运算放大器U1A的接地端、运算放大器U1B的接地端、运算放大器U1C的接地端分别接地。

运算放大器U1A的输出端与R12的1脚连接，R12的2脚分别与逻辑或门电路Q1的输入端、逻辑或门电路Q3的输入端连接；运算放大器U1B的输出端与R13的1脚连接，R13的2脚与逻辑或门电路Q2的输入端连接；运算放大器U1C的输出端与R14的1脚连接，R14的2脚与逻辑或门电路Q4的输入端连接。

逻辑或门电路Q1的输出端分别与通讯输出端口A1、R8的1脚连接；逻辑或门电路Q2的输出端分别与通讯输出端口A1、R8的1脚连接；逻辑或门电路Q3的输出端分别与通讯输出端口A0、R10的1脚连接；逻辑或门电路Q4的输出端分别与通讯输出端口A0、R10的1脚连接；电阻R8的2脚、电阻R10的2脚分别接地。

没有雷击放电时，线圈L1不产生感应电流。雷击发生时，线圈L1产生感应电流，经过整流电路B1整流成直流信号，经整流电路B1和有极性电容C1组成的第一级RC滤波电路，电阻R2和有极性电容C2组成的第二级RC滤波电路后，感应电压经电阻R3和电阻R5分压后，VCC电压抬升使运算放大器处于工作状态，V_IN再抬升至稳定电压输入运算放大器同相输入端。

其中，第一级RC滤波电路能降低电流冲击，延缓电压抬升和跌落时间，为电路工作提供足够宽的供电时间。第二级RC滤波电路，使V_IN电压抬升滞后于VCC。

当感应电压过大时，钳位二极管D2将VCC钳位于运算放大器的工作电压，保证运算放大器的正常运行。

电阻R2和电阻R4组成分压电路使得V_IN略小于VCC，当感应电压分压后的V_IN过大时，钳位二极管D1将电压钳位至安全值，保护电路器件。

VCC电压抬升先达到运算放大器工作电压，使运算放大器处于工作状态之后，V_IN再抬升至稳定电压输入运算放大器同相输入端。

电阻R6、R7、R9、R11组成的分压电路将VCC分为三级基准比较电压VR11、VR9、VR7，分别对应低强度雷击V_L、中强度雷击V_M以及高强度雷击V_H。V_IN稳定时，V_IN与各自的运算放大器反相输入端分级电压比较。V_IN大于任一级比较电压，相应的运算放大器输出端输出高电平VCC，否则输出低电平GND。

逻辑或门电路接收比较电压结果后，通过A1/A0将对应的二进制数字信号通过通信模块输出只远程终端的数据接收模块，其中00、01、10、11分别对应无雷击放电、低强度雷击V_L、中强度雷击V_M以及高强度雷击V_H，工作人员通过接收的数字信号即可判断雷击位置以及强度。

其中V_IN电压值与V_L、V_M、V_H以及A1、A0的关系如表1所示，其中“1”表示输出高电平，“0”表示输出低电平。

表1

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的范围之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种10kV线路雷击监测装置，其特征在于：包括雷电流采集装置（1）和数据采集装置（2），雷电流采集装置（1）套接于避雷器导电部位，数据采集装置（2）固定于避雷器底部，雷电流采集装置（1）与数据采集装置（2）电连接，数据采集装置（2）通过通信模块（3）与远程终端的数据接收模块（4）连接；所述雷电流采集装置（1）由线圈L1和磁芯组成。

2.根据权利要求1所述的一种10kV线路雷击监测装置，其特征在于：所述数据采集装置（2）包括整流电路B1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、有极性电容C1、有极性电容C2、钳位二极管D1、钳位二极管D2、运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C、逻辑或门电路Q1、逻辑或门电路Q2、逻辑或门电路Q3、逻辑或门电路Q4；

所述线圈L1的1脚与整流电路B1的3脚连接，线圈L1的2脚与整流电路B1的4脚连接，整流电路B1的1脚接地，整流电路B1的2脚与电阻R1的1脚连接，电阻R1的2脚分别与有极性电容C1的正极、电阻R2的1脚、电阻R3的1脚连接，电阻R2的2脚分别与有极性电容C2的正极、钳位二极管D1的1脚、电阻R4的1脚、运算放大器U1A的同相输入端、运算放大器U1B的同相输入端、运算放大器U1C的同相输入端连接，电阻R3的2脚分别与钳位二极管D2的1脚、电阻R5的1脚、电阻R6的1脚、运算放大器U1A的电源端、运算放大器U1B的电源端、运算放大器U1C的电源端、逻辑或门电路Q1的电源端、逻辑或门电路Q2的电源端、逻辑或门电路Q3的电源端、逻辑或门电路Q4的电源端连接，极性电容C1的负极、钳位二极管D2的2脚、电阻R5的2脚、极性电容C2的负极、钳位二极管D1的2脚、电阻R4的2脚分别接地；

电阻R6的2脚分别与电阻R7的1脚、运算放大器U1A的反相输入端连接，电阻R7的2脚分别与电阻R9的1脚、运算放大器U1B的反相输入端连接，电阻R9的2脚分别与电阻R11的1脚、运算放大器U1C的反相输入端连接，电阻R11的2脚、运算放大器U1A的接地端、运算放大器U1B的接地端、运算放大器U1C的接地端分别接地；

运算放大器U1A的输出端与R12的1脚连接，R12的2脚分别与逻辑或门电路Q1的输入端、逻辑或门电路Q3的输入端连接；运算放大器U1B的输出端与R13的1脚连接，R13的2脚与逻辑或门电路Q2的输入端连接；运算放大器U1C的输出端与R14的1脚连接，R14的2脚与逻辑或门电路Q4的输入端连接；

逻辑或门电路Q1的输出端分别与通讯输出端口A1、R8的1脚连接；逻辑或门电路Q2的输出端分别与通讯输出端口A1、R8的1脚连接；逻辑或门电路Q3的输出端分别与通讯输出端口A0、R10的1脚连接；逻辑或门电路Q4的输出端分别与通讯输出端口A0、R10的1脚连接；电阻R8的2脚、电阻R10的2脚分别接地。

3.根据权利要求2所述的一种10kV线路雷击监测装置，其特征在于：所述整流电路B1由四个二极管搭建而成。

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