一种雷电流能量检测方法、系统以及防雷设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种雷电流能量检测方法、系统以及防雷设备。方法包括下述步骤：对引入传播路径中的雷电流进行采样，采样电流与雷电流成固定比例；对采样电流进行整流；对整流后的采样电流的电荷进行存储，所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比；检测所述存储的总电荷量的电压值，计算出雷电流的总电荷量，并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值。在本发明中，以雷电流能量为检测依据，而不是以雷电流峰值为检测依据。因为雷电流的破坏能力是和其能量成正比的而不和其峰值成正比，修正了仅以雷电流峰值为检测依据的方法所产生的不可控性误差，能更加真实的反映出雷电流破坏能力。
【专利说明】一种雷电流能量检测方法、系统以及防雷设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷电流检测【技术领域】，尤其涉及一种雷电流能量检测方法、装置以及防雷设备。
【背景技术】
[0002]雷电灾害是国际公布的十种最严重的自然灾害中的一种。每年雷电灾害事故频繁，涉及面广，对广大人民群众的生命财产安全构成严重威胁。
[0003]与此同时人们对于雷电的研究也在不断地深化当中，其中对雷电流的定义和测量可以说是所有针对雷电研究的基石，由此可见它的重要性。
[0004]但自然界的雷电错综复杂，几乎每一次的雷击都有不同的形态。即使人们通过大量的数据分析也不能找到唯一的波形函数来表征所有的雷击。为了便于定量分析，IEC提出了一类波形用来对雷电进行描述。如图1所示，Ip表示雷电波的峰值，Tl表示视在波前时间，T2表示视在半峰值时间。通过指定T1/T2的值就基本定型了一种雷电流波形，再指定Ip的数值后就把雷电流的大小也指定了，这样就基本可以描述一次雷电流的大致特征。
[0005]IEC (国际电工委员会)归纳了若干种不同情况下具有代表性的雷电流标准波形函数。比较常用的 雷电流标准波形函数有以下几种波形:8/20μ S波形表征感应雷击的雷电流标准波形函数、10/350 μ s波形表征首次雷击的雷电流标准波形函数、0.25/100 μ s波形表征首次以后的雷电流标准波形函数，其他的雷电流标准波形函数还有1.2/50ys、10/700 μ s、10/1000 μ s 等等。
[0006]针对雷击电流的检测方法也一直在探索当中，其形式也多种多样，但基本上都由三个部分组成:
[0007]一、雷电流采集部分；
[0008]二、数据处理部分；
[0009]三、数据输出部分。
[0010]比较常见的采集雷电流方法如:分流器法，铁心互感器法，Rogowski线圈法，霍尔器件法，电光、磁光法等，并得到了一些实际应用。
[0011]数据处理一般都使用单片机、微机等设备。
[0012]而对于数据输出部分，实际上无论检测方法如何及数据处理方式如何，现有技术大都呈现出了两种表现形式:
[0013]1、精确地描绘出雷电流的实时波形。
[0014]2、只检测雷电流的峰值，而忽略或默认雷电流的波形函数。
[0015]从现有技术数据输出的表现形式可以看出，第一种方式最精确，能够良好的体现雷电流的特征。但是需要精密的仪器、高昂的成本、非常好的屏蔽措施……。这些特性决定了第一种方法一般都要进行专门的建设，包括各个设备间的配合、屏蔽措施、电源净化、接地等等。一般用在实验室居多，很难在用户终端进行实施。
[0016]而第二种方式最方便，由于只需要检测一个雷电流的峰值即可，因此它可以用非常简单的设备进行采集和处理运算，成本极低、体积很小便于携带，可以方便的用于对检测要求不高的众多场合，包括用户终端的雷电流检测。
[0017]但问题是这种方法过于简化，有时甚至根本无法反映出雷电流的能量大小。
[0018]举个实际的例子来讲，同样峰值Ip=IOKA的雷电流，一个是8/20 μ s波形的，一个是10/350 μ s波形的。下面计算一下他们的能量分别是多少。
[0019]为方便计算，这里选择脉冲函数模型来描述雷电流波，其表达式如下:
【权利要求】
1.一种雷电流能量检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 对引入传播路径中的雷电流进行采样，采样电流与雷电流成固定比例； 对采样电流进行整流； 对整流后的采样电流的电荷进行存储，所存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比； 检测所述存储的总电荷量的电压值，计算出雷电流的总电荷量，并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值。
2.如权利要求1所述的雷电流能量检测方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤: 显示所述雷电流标准波形函数名及其雷电流峰值。
3.一种雷电流能量检测系统，其特征在于，所述系统包括: 雷电流采样装置，用于对引入传播路径中的雷电流进行采样，采样电流与雷电流成固定比例； 采样电流整流装置，输入端与所述雷电采样装置的输出端连接，用于对采样电流进行整流； 采样电流存储装置，输入端与所述采样电流整流装置的输出端连接，用于对整流后的采样电流的电荷进行存储，所 存储的总电荷量与雷电流的总电荷量成正比； 采样电流分析装置，输入端与所述采样电流存储装置的输出端连接，用于检测所述存储的总电荷量的电压值，计算出雷电流的总电荷量，并归一化为雷电流标准波形函数的总电荷量，计算出所对应的雷电流标准波形函数的雷电流的峰值。
4.如权利要求3所述的雷电流能量检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 显示输出装置，输入端与所述采样电流分析装置的输出端连接，用于显示所述雷电流标准波形函数名及其雷电流峰值。
5.如权利要求3所述的雷电流能量检测系统，其特征在于，所述雷电流采样装置包括Rogowski线圈B101,所述Rogowski线圈BlOl的两端为所述雷电流采样装置的输出端，与采样电流整流装置的输入端连接。
6.如权利要求3所述的雷电流能量检测系统，其特征在于，所述采样电流整流装置包括整流桥堆U201，所述整流桥堆U201的两个输入端为所述采样电流装置的输入端，与雷电流采样装置的输出端连接，所述整流桥堆U201的两个输出端为所述采样电流装置的输出端，与采样电流存储装置连接。
7.如权利要求3所述的雷电流能量检测系统，其特征在于，所述采样电流存储装置包括电容C301，所述电容C301的第一端分别与所述采样电流整流装置的输出端以及采样电流分析装置的输入端连接，所述电容C301的第二端分别与所述采样电流整流装置的输出端以及采样电流分析装置的输入端连接。
8.如权利要求3所述的雷电流能量检测系统，其特征在于，采样电流分析装置包括MCU芯片U401，所述MCU芯片U401的第一输入端ini和第二输入端in2为所述采样电流分析装置的输入端，与所述采样电流存储装置的输出端连接，所述MCU芯片U401的输出端out为所述采样电流分析装置的输出端，与显示输出装置的输入端连接。
9.如权利要求3所述的雷电流能量检测系统，其特征在于，所述显示输出装置包括LCD显示器D501，所述IXD显示器D501的输入端为所述显示输出装置的输入端，与所述采样电流分析装置的输出端连接。
10.一种包括如权利要求3-9任一项所述的雷电流能量检测系统的防雷设备。
【文档编号】G01R13/02GK103543313SQ201210244544
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月16日 优先权日:2012年7月16日
【发明者】栾海元 申请人:深圳远征技术有限公司