专利名称：杆塔雷电监测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力监控领域，尤其涉及杆塔雷电监测方法及系统。
背景技术：
输电线路一般都较长，每相隔一定距离设置有一级杆塔，通过杆塔将输电线路搭架起来。在雷雨天气下，杆塔经常会因为受到雷击而造成不同程度的损坏，从而会导致线路跳闸等后果，影响到人们的正常生活，也给社会带来经济损失；因此，为了保障输电线路的正常工作，保障人员需要对各个杆塔进行检查，以及时发现故障并解决。目前，一般通过杆塔雷电监测系统对杆塔遭受雷击的情况进行无线监测。
传统的杆塔雷电监测系统，包括雷电流传感器、无线通讯模块和服务器；雷电流传感器安装在一级杆塔上，当雷电流传感器所在的区域内发生雷击时，雷电流传感器采集到雷击波形信号，并将该雷击波形信号发送至服务器；服务器可根据接收到的雷击波形信号， 得出发生雷击的区域范围；进而保障人员可以检查该区域范围内的各级杆塔，以排查出遭受雷击的杆塔，对该杆塔进行维修处理。
然而，传统的杆塔雷电监测系统，服务器根据接收到的雷击波形信号，只能分析出雷击发生的区域范围，进而在该区域范围内排查出遭受雷击的杆塔的具体位置；但无法判断出雷击的性质，例如该雷击为直击雷、绕击雷等，若保障人员需要知道雷击的性质，则只能去雷击现场查看，通过观察雷击现场遭受雷击的情况判断出雷击的性质，浪费人工和时间，较为不便。发明内容
本发明提出了杆塔雷电监测方法及系统，能够判断出雷击的性质。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
杆塔雷电监测方法，包括
分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号并传输至终端机，该雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值；
终端机接收所述雷电信号，根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器；
服务器接收所述报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质。
优选地，所述分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号之后，所述传输至终端机之前，还包括获取所述雷电流的电流方向，并根据该方向确定所述雷电信号的传输频率；以确定的所述传输频率将所述雷电信号传输至终端机；
所述终端机接收所述雷电信号之后，以及组合得到报文之前，进一步包括根据所述雷电信号的传输频率，识别所述雷电流的电流方向；
所述组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器，进一步包括组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值和电流方向的报文，并发送至服务器；
所述根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质，进一步包括根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向，判断出雷击的性质。
优选地，所述传输，包括将采集到的所述雷电信号转换为光信号，并通过光纤将该光信号传输至终端机。
优选地，所述组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并发送至服务器，包括
组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并将所述报文进行存储；
接收服务器发送的读取指令；
提取出存储的所述报文并发送至服务器。
优选地，所述组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并发送至服务器，包括
组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并将所述报文进行存储；
每间隔预设时间，提取出存储的所述报文并发送至服务器。
优选地，该方法进一步包括
采集接地电阻的阻值并发送至服务器。
本发明还提供了杆塔雷电监测系统，包括四个采集装置，终端机，服务器；
所述四个采集装置，用于分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号并传输至终端机，该雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值；
所述终端机，用于接收所述雷电信号，根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至所述服务器；
所述服务器，用于接收所述终端机发送的所述报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质。
优选地，
所述四个采集装置均包括采集模块，用于分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号；传输模块，用于将所述雷电信号传输至终端机；
所述终端机包括接收模块，用于接收所述雷电信号；报文模块，用于根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时时间和雷电流的幅值的报文；发送模块，用于将所述报文发送至所述服务器。
优选地，所述四个采集装置均进一步包括电流方向模块，用于获取所述雷电流的方向，并根据该方向确定所述雷电信号的传输频率；
所述传输模块，进一步用于以确定的所述传输频率将所述雷电信号传输至终端机；
所述终端机还包括电流方向识别模块，用于根据接收到的所述雷电信号的传输频率，识别所述雷电流的电流方向；
所述报文模块，进一步用于组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、 雷电流的幅值和电流方向的报文；
所述服务器，进一步用于根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、 雷电流的幅值和电流方向，判断出雷击的性质。
优选地，所述四个采集装置均为雷电流传感器，且四个雷电流传感器分别安装在杆塔横担上对应于A、B、C三相导线的位置、以及连接接地线的塔腿上。
与现有技术相比，本发明提供的杆塔雷电监测方法及系统，四个采集装置分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号，而且采集到的雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值；四个采集装置将采集到的雷电信号分别传输给终端机，进而终端机根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器； 从而，服务器在接收到报文之后，可根据报文中所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出某一时刻发生的雷击的性质；例如，根据雷击发生时间，对某一时刻的雷击性质进行判定，当报文中只包含接地回路时，则说明此刻避雷线被击中，雷击性质为直击雷；当报文中包含A相导线和接地回路时，则说明此刻A相导线被击中，雷击性质为A相绕击雷；当报文中包含C相导线和接地回路时，则说明此刻C相导线被击中，雷击性质为C 相绕击雷。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图I为本发明实施例一提供的一种杆塔雷电监测方法的流程图2为本发明实施例二中杆塔安装结构的示意图3为本发明实施例二提供的另一种杆塔雷电监测方法的流程图4为本发明实施例三提供的一种杆塔雷电监测系统的模块图5为本发明实施例四提供的另一种杆塔雷电监测系统的模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例一提供了一种杆塔雷电监测方法，参见图1，该方法包括
步骤SlOl :分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号并传输至终端机，该雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值；
其中，A、B、C三相导线间隔水平排列，分别通过绝缘子悬挂在杆塔横担上，在A、B、 C三相导线的上方架空有避雷线；接地回路为连接接地线的塔腿；
步骤S102 :终端机接收所述雷电信号，根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器；
步骤S103 :服务器接收所述报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质。
本发明实施例一提供的杆塔雷电监测方法，能够分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号，而且采集到的雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值；进而将采集到的雷电信号分别传输给终端机，进而终端机根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器；从而，服务器在接收到报文之后，可根据报文中所有雷电信号归属线路、雷击发生时时间和雷电流的幅值，判断出某一时刻发生的雷击的性质；例如，根据雷击发生时间，对某一时刻的雷击性质进行判定，当报文中只包含接地回路时，则说明此刻避雷线被击中，雷击性质为直击雷；当报文中包含A相导线和接地回路时，则说明此刻A相导线被击中，雷击性质为A相绕击雷；当报文中包含C相导线和接地回路时，则说明此刻C相导线被击中，雷击性质为C相绕击雷。
上述实施例一提供的杆塔雷电监测方法，终端机组合得到的报文包含了所有雷电信号各自归属的线路、雷击发生时时间和雷电流的幅值，进而服务器在接收到终端机发送的报文后，根据报文中所有雷电信号各自归属的线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出某一时刻雷击的性质；一般来说，只根据所有雷电信号各自归属的线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，能够很容易判断出直击雷或绕击雷，对于反击雷的辨别则相对较难；当然， 理论上可以根据某一线路上相邻两次雷击信号的间隔时间以及雷电流的幅值(例如若雷电流的幅值较小，则一般情况下不会出现反击雷的情况)，判断出该线路上是否受到反击雷， 但这对雷电发生时间的采集精度要求较高，实现起来较为困难；
为了更好地实现对反击雷的辨别，在采集雷电信号之后，需要进一步判断雷电流的电流方向，依据该电流方向则容易辨别出反击雷的情况；具体地，下面给出一个优选实施例来阐述引入电流方向的监测过程，请参见实施例二。
实施例二
本发明实施例二提供了另一种杆塔雷电监测方法，参见图2，设置有四个雷电流传感器，第一雷电流传感器01安装在杆塔横担上与A相导线02对应的位置，第二雷电流传感器03安装在杆塔横担上与B相导线04对应的位置，第三雷电流传感器05安装在杆塔横担上与C相导线06对应的位置，第四雷电流传感器07安装在接地回路08 (也就是连接有接地线的塔腿)的位置；其中，A、B、C三相导线均是通过绝缘子09悬挂在铁塔横担上；当A相导线上的绝缘子被雷电击穿时，第一雷电流传感器和第四雷电流传感器采集到雷电信号； 当C相导线上的绝缘子被雷电击穿时，第三雷电流传感器和第四雷电流传感器采集到雷电信号；避雷线10位于A、B、C三相导线的上方，横亘架空在杆塔上，当避雷线被雷电击中时， 第四雷电流传感器采集到雷电信号；终端机11安装在杆塔横担上，设置有五个接口，分别通过其中的四个接口连接四个雷电流传感器；且，终端机安装在金属防水壳体12内；
参见图3，该方法包括
步骤301 :四个雷电流传感器分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号，该雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值；
其中，终端机设置有五个接口(接口数也可以更多，以连接多个外接设备)，四个雷电流传感器分别通过光纤连接至终端机的四个接口；
步骤302 :获取雷电流的电流方向，并根据该方向确定所述雷电信号的传输频率；
其中，对雷电流作出以下说明以A相导线为例，当悬挂A相导线的绝缘子被雷电击穿时，铁塔横担上对应A相导线的位置流过雷电流；相应地，第一雷电流传感器分流出部分雷电流，并获取雷电流的电流方向；
步骤303 :将采集到的雷电信号转换为光信号；
步骤304 以确定的传输频率通过光纤将光信号传输至终端机内的终端机；
步骤305 :终端机接收光信号；
步骤306 :根据所述光信号的传输频率，识别雷电流的电流方向；
具体地，终端机上针对雷电流的电流方向，设置了两种频段的端口 ；进而终端机在接收到光信号之后，根据该光信号具体是由哪一个频段的端口接收到的，识别该雷电流的电流方向；
步骤307 :根据电流方向和接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文；
步骤308 :将所述报文进行存储；
步骤309 :接收服务器发送的读取指令；
步骤310 :提取出存储的所述报文并发送至服务器；
其中，步骤308-步骤310还可以通过以下方式实现将所述报文进行存储；每间隔预设时间，提取出存储的所述报文并发送至服务器；
当然，也可以在组合得到报文之后，立即发送至服务器，不进行存储；但是，组合得到报文之后就进行即时存储，可防止因为再次受到雷击而丢失数据，也可以防止在雷击环境下发送不成功的情况发生；
而且，终端机并非是持续向服务器发送报文，而是在接收到服务器发送的读取指令之后才发送，这样可以节省终端机消耗的电量；
步骤311 :服务器接收报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向，判断出雷击的性质；
步骤312 :服务器将每一时刻雷击的性质存储在数据库中，以供保障人员后期查看或调用；
例如，假设当悬挂一条线路的绝缘子遭受雷击时，若雷电流的电流方向为正方向时，则在数据库中存储对应该线路为I，电流方向为负方向时，则在数据库中存储对应该线路为-I;若悬挂一条线路的绝缘子未遭受雷击时，则在数据库中存储对应该线路为O ;
据此,下面给出雷击性质的若干种情况,请参见表一、表二和表三；A、B、C分别表示ABC三相导线，D表示接地回路；
表一直击雷的情况
权利要求
1.杆塔雷电监测方法，其特征在于，包括 分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号并传输至终端机，该雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值； 终端机接收所述雷电信号，根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器； 服务器接收所述报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质。
2.如权利要求I所述的杆塔雷电监测方法，其特征在于，所述分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号之后，所述传输至终端机之前，还包括获取所述雷电流的电流方向，并根据该方向确定所述雷电信号的传输频率；以确定的所述传输频率将所述雷电信号传输至终端机； 所述终端机接收所述雷电信号之后，以及组合得到报文之前，进一步包括根据所述雷电信号的传输频率，识别所述雷电流的电流方向； 所述组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器，进一步包括组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值和电流方向的报文，并发送至服务器； 所述根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质，进一步包括根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向，判断出雷击的性质。
3.如权利要求2所述的杆塔雷电监测方法，其特征在于，所述组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并发送至服务器，包括 组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并将所述报文进行存储； 接收服务器发送的读取指令； 提取出存储的所述报文并发送至服务器。
4.如权利要求2所述的杆塔雷电监测方法，其特征在于，所述组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并发送至服务器，包括 组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文，并将所述报文进行存储； 每间隔预设时间，提取出存储的所述报文并发送至服务器。
5.如权利要求1-4任意一项所述的杆塔雷电监测方法,其特征在于,所述传输,包括将采集到的所述雷电信号转换为光信号，并通过光纤将该光信号传输至终端机。
6.如权利要求1-4任意一项所述的杆塔雷电监测方法，其特征在于，该方法进一步包括 采集接地电阻的阻值并发送至服务器。
7.杆塔雷电监测系统，其特征在于，包括四个采集装置，终端机，服务器； 所述四个采集装置，用于分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号并传输至终端机，该雷电信号包括雷击发生时间和雷电流的幅值； 所述终端机，用于接收所述雷电信号，根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至所述服务器； 所述服务器，用于接收所述终端机发送的所述报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质。
8.如权利要求7所述的杆塔雷电监测系统，其特征在于， 所述四个采集装置均包括采集模块，用于分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号；传输模块，用于将所述雷电信号传输至终端机； 所述终端机包括接收模块，用于接收所述雷电信号；报文模块，用于根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时时间和雷电流的幅值的报文；发送模块，用于将所述报文发送至所述服务器。
9.如权利要求8所述的杆塔雷电监测系统，其特征在于，所述四个采集装置均进一步包括电流方向模块，用于获取所述雷电流的方向，并根据该方向确定所述雷电信号的传输频率； 所述传输模块，进一步用于以确定的所述传输频率将所述雷电信号传输至终端机； 所述终端机还包括电流方向识别模块，用于根据接收到的所述雷电信号的传输频率，识别所述雷电流的电流方向； 所述报文模块，进一步用于组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向的报文； 所述服务器，进一步用于根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间、雷电流的幅值和电流方向，判断出雷击的性质。
10.如权利要求7-9任意一项所述的杆塔雷电监测系统，其特征在于，所述四个采集装置均为雷电流传感器，且四个雷电流传感器分别安装在杆塔横担上对应于A、B、C三相导线的位置、以及连接接地线的塔腿上。
全文摘要
本发明属于电力监控领域，具体为杆塔雷电监测方法及系统，能够判断出雷电的性质。杆塔雷电监测方法，包括分别采集输电线路中A、B、C三相导线以及接地回路上的雷电信号并传输至终端机，该雷电信号包括雷击发生时时间和雷电流的幅值；终端机接收所述雷电信号，根据接收到的所有雷电信号各自归属的线路，组合得到包含所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值的报文，并发送至服务器；服务器接收所述报文，并根据报文中所述所有雷电信号归属线路、雷击发生时间和雷电流的幅值，判断出雷击的性质。系统包括四个采集装置，终端机，服务器。
文档编号G01R29/08GK102928679SQ201210453840
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者徐健, 王铁流, 张强永, 吴喜玉 申请人:贵州电网公司六盘水供电局, 黑龙江恒电防雷工程有限公司