一种用于系留无人机的防雷装置及一种系留无人机系统的制作方法

本实用新型实施例涉及雷电保护领域，尤其涉及一种用于系留无人机的防雷装置及一种系留无人机系统。

背景技术：

系留无人机高空基站是一种基于系留电源模块供电的多旋翼无人机搭载应急基站通信系统。系统通过地面发电机或380V/220V获取所需电力，经由地面电源变换电压传输至空中电源再次变换为无人机动力系统工作所需电压。地面电源与空中电源的电力传输通过系留线缆来实现。系统的控制通常采用有线方式，即通过系留线缆中内置光纤传输至地面电源附近的终端来完成。

系留无人机的研制旨在解决常见轻小型无人机载重小、航时短的问题，又因其常与通信设备相结合，用以改善基建较差地区的通信条件，所以其工作状态可概述为野外复杂天气下建立平台制高点并长时间滞空作业。这一工作特性导致其在雷雨天气下极易作为引雷源。系留无人机空中作业时与地面供电设备通过系留线缆相连，为了提高无人机载重效率，会尽可能减轻线缆重量，由此，系留线缆一般不设置传导地线。无人机被雷电击中时，其巨大能量会经由系留线缆冲击至地面电源及供电设备，由于操作人员距离地面设备较近，甚至会危及人员生命安全。

目前，现有技术中暂无针对轻小型无人机的防雷措施，对于雷击造成的影响，通过尽可能限制飞行区域来实现，但对于系留无人机来说，由于空中端与地面端连有系留线缆，雷电始终会对地面设备及人员造成冲击伤害。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种用于系留无人机的防雷装置及一种系留无人机系统，用以解决现有技术中暂无针对轻小型无人机的防雷措施，对于雷击造成的影响，通过尽可能限制飞行区域来实现，但对于系留无人机来说，由于空中端与地面端连有系留线缆，雷电始终会对地面设备及人员造成冲击伤害的问题。

一方面，本实用新型实施例提供一种用于系留无人机的防雷装置，包括：第一浪涌保护器，第二浪涌保护器，接地模组，电源和供电设备；

所述第一浪涌保护器的相线端与电源的输出端相连，零线端与所述接地模组相连；所述第二浪涌保护器的相线端与所述电源的输入端相连，零线端与所述接地模组相连；所述供电设备与所述电源的输入端相连；其中，所述电源用于给系留无人机供电。

其中，所述第一浪涌保护器为开关型浪涌保护器，用于对直击雷电流进行泄放。

其中，所述第二浪涌保护器为限压型浪涌保护器，用于对残余电压进行泄放。

其中，所述第二浪涌保护器为限压型浪涌保护器，用于对残余电压进行泄放。

其中，所述第一浪涌保护器，第二浪涌保护器，电源和供电设备之间为等电位连接。

另一方面，本实用新型实施例提供一种系留无人机系统，包括：

系留无人机和如上述第一方面所提供的用于系留无人机的防雷装置；所述系留无人机通过系留线缆与所述防雷装置中电源的输出端相连。

本实用新型实施例提供的用于系留无人机的防雷装置，采用两个浪涌保护器对雷电电流进行泄放，解决了系留无人机在雷击条件下的安全问题，消除了雷电流对设备及人员的电磁冲击，由此保障了人员及设备的生命财产安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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1为本实用新型一实施例提供的一种用于系留无人机的防雷装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种系留无人机系统的结构示意图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1，图1为本实用新型一实施例提供的一种用于系留无人机的防雷装置的结构示意图，所提供的装置包括：第一浪涌保护器11，第二浪涌保护器12，接地模组13，电源14和供电设备15。

其中，第一浪涌保护器11的相线端与电源14的输出端相连，零线端与所述接地模组13相连；第二浪涌保护器12的相线端与所述电源14的输入端相连，零线端与所述接地模组13相连；供电设备15与所述电源14的输入端相连；其中，所述电源14用于通过输出端向系留无人机供电。

具体的，本实施例提供的装置通过第一浪涌保护器和第二浪涌保护器，通过分级分流泄放的方式，消除雷电流对设备及人员的电磁冲击，由此来保障操作人员安全。

第一浪涌保护器主用于把窜入系留线缆的能量尽快泄放，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。第二浪涌保护器主要用于把传导线上的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内。当系留无人机遭受雷击时，无人机相当于接闪器，系留线缆等价于引下线，雷电流会沿系留线缆将能量注入地面上的防雷装置，由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。

在无人机与地面电源输出端之间，安装开关型浪涌保护器作为第一级保护，对直击雷电流进行泄放，开关型浪涌保护器的相线与电源的输出端相连，当系留线缆遭受直接雷击时，将传导的巨大能量进行泄放。在电源的输入端和供电设备之间有二级保护，通过限压型浪涌保护器对前级保护器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，在前级发生较大雷击能量吸收时，仍有一部分对设备而言是相当巨大的能量，需要第二浪涌保护器进一步吸收。第二浪涌保护器的相线接口与地面电源输入端相连，并串接接地柱、防雷接地钉连接至大地。其设置的目的是进一步将通过第一浪涌保护器的残余浪涌电压的值限制到1000—2000V，第二级电源防雷器选用5SD7414-2信号的浪涌保护器。

通过此装置，提出了一种应用于系留无人机的防雷装置，采用两个浪涌保护器对雷电电流进行泄放，解决了系留无人机在雷击条件下的安全问题，消除了雷电流对设备及人员的电磁冲击，由此保障了人员及设备的生命财产安全。

在上述实施例的基础上，所述第一浪涌保护器为开关型浪涌保护器，用于对直击雷电流进行泄放。所述第二浪涌保护器为限压型浪涌保护器，用于对残余电压进行泄放。所述接地模组采用TT接地系统进行接地。所述第一浪涌保护器，第二浪涌保护器，电源和供电设备之间为等电位连接。

具体的，第一浪涌保护器为开关型浪涌保护器(SPD)开关型浪涌保护器的作用是把窜入系留线缆的能量尽快泄放，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。第二浪涌保护器为限压型浪涌保护器其主要作用是把传导线上的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内。开关型浪涌保护器为间隙放电型器件，其雷电能量泻放能力大，在线路上使用的主要作用是泻放雷电能量；限压型浪涌保护器为氧化锌压敏电阻器件，其雷电能量泻放能力小，但其过电压抑制能力好，在线路上使用的主要作用是限制过电压。第一浪涌保护器，第二浪涌保护器，电源和供电设备之间为等电位连接，同时接接地模组采用TT接地系统，等电位连接的作用在于降低建设备内接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自设备外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。TT系统中，电力系统有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分接到电气设备上与电力系统接地点无关的独立接地装置上。在TT系统中，除变压器低压侧中性点直接接地外，中性线不再接地，而且应保持与相线同等的绝缘水平。当设备发生接地故障时，接地电流通过设备的接地电阻和系统的接地电阻形成回路，在两电阻上产生压降，所以设备的对地电压远比相电压小，即保护接地降低了接触电压，但这个电压对人身还存在很大危险，因此在TT系统中还应使用过电流保护器或剩余电流动作保护器作保护。

参考图2，图2为本实用新型一实施例提供的一种系留无人机系统的结构示意图，所提供的系统包括上述实施例所提供的用于系留无人机的防雷装置LPZ1以及系留无人机LPZ0A，所述系留无人机LPZ0A通过系留线缆与所述防雷装置LPZ1中电源的输出端相连。

本系统包含两级防雷装置，分别置于直击雷非防护区(LPZ0A)与第一防护区(LPZ1)交界处及第一防护区(LPZ1)与第二防护区(LPZ2)交界处。其中，第二防护区即为供电设备15，用于为电源供电。当无人机遭受雷击时，无人机相当于接闪器，系留线缆等价于引下线，雷电流会沿系留线缆将能量注入地面设备，由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。在直击雷非防护区(LPZ0A)与第一防护区(LPZ1)交界处，即无人机与地面电源14的输出端之间，安装开关型浪涌保护器11作为第一级保护，对直击雷电流进行泄放，或者当系留线缆遭受直接雷击时，将传导的巨大能量进行泄放。在第一防护区与第二防护区(LPZ2)交界处安装限压型浪涌保护器12，作为第二等级保护。第二级保护器是针对前级保护器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，在前级发生较大雷击能量吸收时，仍有一部分对设备或第二级保护器而言是相当巨大的能量，会传导过来，需要第二级保护器进一步吸收。同时，经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射。当线路足够长时，感应雷的能量就变得足够大，需要第二级保护器进一步对雷击能量实施泄放。

第二级浪涌保护器的相线与地面电源输入端相连，并串接接地模块13、防雷接地钉连接至大地。其设置的目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到1000—2000V，对LPZ1—LPZ2实施等电位连接。第二级电源防雷器选用5SD7414-2型号的浪涌保护器，采用TT接地系统。

通过此系统，本实用新型装置提出了一种系留无人机系统，解决了雷击条件下系留无人机地面设备及人员的安全问题，弥补了系留无人机领域防雷技术的空白。其技术关键点在于提出了对地面设备加装浪涌保护器实现了分级分流的泄放方式，避免了雷电能量对地面设备及人员的伤害。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。