一种电网雷击监测保护系统的制作方法

本实用新型涉及电网防雷击技术设备领域，具体涉及一种电网雷击监测保护系统。

背景技术：

10kv～35kv线路是我国配电网的重要线路，直接面向广大用户分配电能，配电线路由于本身所具有的特点，其耐雷水平普遍不高，一旦发生雷击，容易导致线路设备损坏或整条线路跳闸的恶性事故发生，因此针对10～35kv配网线路的防雷措施，国家电网、南方电网、各地方电网采取了多元化或差异化的防雷措施用在10～35kv配网线路中都取得了一定的效果。实际运行经验证明，避雷器在线路中没有保护范围的，而避雷线在10kv系统中基本不用，35kv系统根据规程要求在进出变电站1～2公里的杆塔上加装避雷线。全线架设避雷线投资成本大，而避雷线加装后对感应雷的防护很一般。

此外，在防雷工程实施过程中大多通过实践经验、地形、地貌、气候条件、地质状况、线路耐雷水平、线路走径、雷电定位系统来选择合适的杆塔和有针对性的线路来做防雷处理。配网线路在电网中是点多面广，一条线路长达几十公里乃至上100公里，途中经过高山、丘陵、峡谷、深涧、湖泊等。根据运行经验证明某些线路中有部分杆塔和线路是雷区或雷电活动频繁地区。只要将部分杆塔位置找准确，做好相应的防雷措施，可以将雷击事故降到最低，因此如何设计一种能够大幅度雷击降低跳闸率，保护电网；同时能够实时监测收集雷电信息是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出提供的一种电网雷击监测保护系统，该系统能够在电网遇到雷击时降低跳闸率，同时能够实时监测并收集雷电信息。其具体技术方案如下：

一种电网雷击监测保护系统，包括雷击保护组件、实时监测组件和数据接收组件；所述雷击保护组件包括钳位保护器本体，所述钳位保护器本体上端连接有放电机构，所述放电机构包括相对设置的上放电球和下放电球，所述上放电球能够沿钳位保护器本体轴向移动；所述实时监测组件包括监测壳体，监测壳体上设有与钳位保护器本体相连的信号输入机构，所述监测壳体内设有与信号输入机构连接的雷电流传感器，所述雷电流传感器连接有将所述雷电流传感器获取到的雷电流信号进行模/数转换处理的控制处理模块；所述控制处理模块还连接有实时授时模块、数据存储模块、数据发送模块和电源模块；所述数据接收组件包括接收终端，所述接收终端内设有与数据发送模块相适配的数据接收模块。

本技术方案中：电网雷击监测保护系统一方面用于监测雷电信息，另一方面用于保护电网，降低电网遇到雷击时的跳闸率。

为了避免电网线路在遭遇雷击时跳闸，雷击保护组件可进行放电，放电机构安装在钳位保护器本体的上端，放电机构的上放电球和下放电球相对布置，由于上放电球可沿钳位保护器本体轴向移动，使得上放电球与下放电球之间的距离即放电间隙可根据实际使用情况进行调整，便于在不同的线路中布局应用。遭遇雷击时能够确保放电球间隙放电的可控性和放电电弧稳定性，能够大幅度降低跳闸率，减少跳闸次数。

由于钳位保护器本体与信号输入机构相连，当其遭到雷击后，雷电流经过信号输入机构输入监测壳体的雷电流传感器中，雷电流传感器会监测雷电流信号并瞬间并触发控制处理模块，控制处理模块对雷电流信号快速进行模/数转换，并通过实时授时模块获取实时时间，将雷电流值与实时时间组成的数据编码，数据编码一方面存储在数据存储模块中，另一方面将信息数据通过数据发送模块发送，接收终端的数据接收模块即可接收到数据编码。

通过上述技术方案，一方面可减小电网遭到雷击后的损失，另一方面能够实时监测电网区域内的雷电信息，有利于对电网线路采取有针对性的防雷措施。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述信号输入机构包括自上而下布置并固定在监测壳体表面的固定片，各个所述固定片上安装有压线片，所述压线片上设有压线槽，所述压线片两端固固定在压线片上，所述压线槽内嵌装有与钳位保护器本体电连接的监测线。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述钳位保护器本体上端固定有位于下放电球下方的下固定板，所述上放电球上方设有上固定板，上固定板与下固定板间固定有绝缘固定柱；所述上固定板几何中心设有与钳位保护器本体同轴布置的固定轴套，所述固定轴套内活动穿设有一导电连接柱，所述导电连接柱下端与上放电球固定连接，所述固定轴套外周上还螺接有若干固定螺柱。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述导电连接柱上端固定有接线柱，所述接线柱上套有弹性绝缘罩，所述弹性绝缘罩上设有引线连接部，所述引线连接部上设有与弹性绝缘罩相通的引线孔。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，钳位保护器本体下端还连接有绝缘连接板，所述绝缘连接板与钳位保护器本体相连的一端设有与钳位保护器本体下端卡合插接适配的安装槽位，绝缘连接板远离安装槽位的一端固定有连接架。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述数据接收模块包括cdma网络接收模块，所述cdma网络接收模块连接有设于接收终端表面的cdma接收天线，所述cdma网络接收模块还连接有设于接收终端表面的数据输出接口。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述数据发送模块包括与控制处理模块相连的cdma网络发送模块，所述cdma网络发送模块连接有设于监测壳体表面的天线接口。所述天线接口连接有cdma发送天线。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述数据存储模块连接有通信读取接口，所述通信读取接口嵌装在设于监测壳体表面的数据接口槽，所述数据接口槽内壁边缘贴合有密封条，所述数据接口槽的槽口卡合有密封块。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述电源模块包括外接电池模块和太阳能电池模块，外接电池模块和太阳能电池模块之间连接有自动转换电子开关，所述外接电池模块连接有外接电源插头，所述太阳能电池模块连接有太阳能供电插头，所述太阳能供电插头插接在设于监测壳体表面的太阳能接口内，所述外接电源插头插接在设于监测壳体表面的外接电源接口内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的电网雷击监测保护系统可在不同的线路中布局应用，在防护电网雷击时，放电间隙可根据实际使用情况进行调整，确保了放电球间隙放电的可控性和放电电弧稳定性；实时监测组件能够能对线路雷电流幅值和雷电发生的时间、地点、次数。掌握雷电流幅值，弥补雷电定位系统和故障录波装置的不足，减少巡线工作量，便于运行人员及时、准确地处理跳闸事故，提高电网稳定水平。通过实时监测能够方便电力工作人员对线路故障原因做出准确判别，有效区分雷害事故，雷击形式的判断和统计有利于对线路采取有针对性的防雷措施。本实用新型结构合理、能够广泛适用于电网线防雷应用中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例提供的电网雷击监测保护系统的结构示意图。

图2为一实施例提供的电网雷击监测保护系统的控制流程图。

图3为一实施例提供的电网雷击监测保护系统的实时监测组件结构图

图4为一实施例提供的电网雷击监测保护系统的监测壳体结构图。

图5为一实施例提供的电网雷击监测保护系统的接收终端结构图。

各个附图标记表示的含义如下；钳位保护器本体1、上放电球2、下放电球3、监测壳体4、通信读取口401、太阳能接口402、外接电源接口403、接收终端5、cdma接收天线501、固定片6、压线片7、压线槽701、监测线8、下固定板9、上固定板10、固定轴套11、导电连接柱12、固定螺柱13、接线柱14、雷电引流线15、绝缘固定柱16、绝缘连接板17、连接架18、线路横担19。

具体实施方式

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

如图1至图5所示，在一实施例中，本实用新型提供一种电网雷击监测保护系统一方面可用于监测雷电信息，另一方面可用于保护电网，降低电网遇到雷击时的跳闸率，具体包括实时监测组件、雷击保护组件和数据接收组件。雷击保护组件包括钳位保护器本体1，所述钳位保护器本体1上端连接有放电机构，所述放电机构包括相对设置的上放电球2和下放电球3，所述上放电球能够沿钳位保护器本体1轴向移动。所述实时监测组件包括监测壳体4，监测壳体4上设有与钳位保护器本体1相连的信号输入机构，所述监测壳体4内设有与信号输入机构连接的雷电流传感器，所述雷电流传感器连接有将所述雷电流传感器获取到的雷电流信号进行模/数转换处理的控制处理模块；所述控制处理模块还连接有实时授时模块、数据存储模块、数据发送模块和电源模块。

如图1至图5所示，所述数据接收组件包括接收终端5，所述接收终端5内设有与数据发送模块相适配的数据接收模块。

如图1至图5所示，为了避免电网线路在遭遇雷击时跳闸，雷击保护组件在遭遇雷击时可进行放电，雷击保护组件的放电机构安装在钳位保护器本体1的上端，放电机构的上放电球2和下放电球3相对布置，由于上放电球2可沿钳位保护器本体1轴向移动，使得上放电球2与下放电球3之间的距离即放电间隙可根据实际使用情况进行调整，便于在不同的线路中布局应用。遭遇雷击时能够确保放电球间隙放电的可控性和放电电弧稳定性，能够大幅度降低跳闸率，减少跳闸次数。

如图1至图5所示，钳位保护器本体1是电网防雷领域中常用的使用结构，钳位保护器本体1内布置有放电电路，该放电电路内包括缓冲电阻、脉冲电容以及放电电容等，技术原理是：雷电流经过缓冲电阻片给脉冲电瞬间充电，削波后再经过放电线圈放电，保护电网线路免遭雷击。该电路属于本领域中现有技术，这里不再赘述。在安装时该放电电路与下放电球3电连接。

如图1至图5所示，由于钳位保护器本体1与实时监测组件的信号输入机构相连，当电网遭到雷击后，雷电流经过信号输入机构输入监测壳体4的雷电流传感器中，雷电流传感器会监测雷电流信号并瞬间并触发控制处理模块，控制处理模块对雷电流信号快速进行模/数转换，并通过实时授时模块获取实时时间，将雷电流值与实时时间组成的数据编码，数据编码一方面存储在数据存储模块中，另一方面将信息数据通过数据发送模块发送，接收终端5的数据接收模块即可接收到数据编码。

如图1至图5所示，在本实施例中，为了使雷电流传感器与其它控制设备建立良好的通信，结合本实施例中要求电流传感器测量精度高等要求，雷电流传感器优先选用罗氏线圈(rogowski线圈)，罗氏线圈是一种特殊结构的空心线圈，作为大电流现场测量用传感器的罗氏线圈，其具有以下优点：测量线圈与主回路有着良好的电气绝缘；由于没有铁芯饱和问题，测量范围宽；频率范围宽，罗氏线圈完全可以满足雷电流测量的带宽要求，线圈自身的上升时间可做得更小；测量准确度高，可设计到优于0.1％；易于以数字量输出，实现测量数字化、网络化和自动化；不会产生易燃、易爆等危险，符合环保要求，而且体积小、重量轻。

此外，本实施例中对电流信号进行模/数转换模块的控制处理模块优先选用mcu中央处理器，与mcu中央处理器相连的实时授时模块能够获取实时时间，记录下雷电产生的时间节点，并将雷电流值与实时时间组成的数据编码。本实施例中，实时授时模块是广泛适用于本领域的常规技术设备，本领域技术人员根据需要选择具体型号和规格即可，这里不再赘述。

如图1至图5所示，本实施例中的信号输入机构需要连接雷电流传感器和钳位保护器本体1，信号输入机构包括自上而下布置并固定在监测壳体4表面的固定片6，各个所述固定片6上安装有压线片7，所述压线片7上设有压线槽701，所述压线片7两端固固定在压线片7上，所述压线槽701内嵌装有与钳位保护器本体1电连接的监测线8。在安装时，监测线8穿过固定片6与压线片7之间，压线片7上布置的压线槽701能够与监测线8卡合，避免接地引下线发生滑动，完成安装后通过固定螺栓进行固定即可，监测线8与钳位保护器本体1内的放电电路相连，使得雷击保护组件的放电机构在放电的同时，雷电流传感器即能实时监测雷电流信号。

如图1至图5所示，为了方便调整上放电球2与下放电球3之间的间隙，本实施例中，钳位保护器本体1上端固定有位于下放电球3下方的下固定板9，所述上放电球2上方设有上固定板10，上固定板10与下固定板9间固定有绝缘固定柱16；所述上固定板10几何中心设有与钳位保护器本体1同轴布置的固定轴套11，所述固定轴套11内活动穿设有一导电连接柱12，所述导电连接柱12下端与上放电球2固定连接，所述固定轴套11外周上还螺接有若干固定螺柱13。上固定盘与下固定盘能够起到遮罩上放电球2与下放电球3的作用，减少雨淋时及外界污染物影响放电球的放电，通过滑动导电连接柱12的方式即可调整上放电球2与下放电球3之间的放电间隙，完成放电间隙调整后，通过旋紧固定螺柱13，使得固定螺柱13的末端抵靠在导电连接柱12外周面上，防止上放电球2发生滑动，提高放电机构的稳定性。

如图1至图5所示，防雷击组件在安装时需要将雷电引流线15连接至放电机构上，本实施例在导电连接柱12上端固定有接线柱14，所述接线柱14上套有弹性绝缘罩，所述弹性绝缘罩上设有引线连接部，所述引线连接部上设有与弹性绝缘罩相通的引线孔。这样，在安装时，雷电引流线15通过引线孔插入弹性绝缘罩后与连接柱上端的接线柱14相连接，再将弹性绝缘罩罩在接线柱14上，对接线柱14进行绝缘密封，可有效地杜绝线路脱落损坏现象，由于弹性绝缘罩具有弹性，可适用于不同大小的接线柱14，其遮罩可靠，使用方便。

如图1至图5所示，钳位保护器本体1下端还连接有绝缘连接板17，所述绝缘连接板17与钳位保护器本体1相连的一端设有与钳位保护器本体1下端卡合插接适配的安装槽位，绝缘连接板17远离安装槽位的一端固定有连接架18。在安装时，钳位保护器本体1的下端可插入安装槽位内，绝缘连接板17采用绝缘材料制作，避免其导电。进一步，连接架18与绝缘连接板17固定后即可固定在电网线路的线路横担19上，实现对雷击保护组件的安装。

如图1至图5所示，当实时监测组件完成信号采集处理后，在发送数据编码时，数据编码通过与mcu中央处理器相连的cdma网络发送模块进行传输，所述cdma网络模块连接有设于监测壳体4表面的天线接口11。所述天线接口连接有cdma发送天线。cdma网络发送模块的具体型号和规格根据需要选用。cdma发送天线通过天线接口11相连，实现可拆卸安装，能显著提高安装的便捷性。后台在接收数据时，数据接收模块选用cdma网络接收模块，所述cdma网络接收模块连接有设于接收终端5表面的cdma接收天线501，所述cdma网络接收模块还连接有设于接收终端5表面的数据输出接口。数据输出接口可连接数据线与pc机相连，即采用采用标准数据线，在安装时先与pc机的usb口连接，再将数据线另一端数据输出接口中。操作人员即可在pc上查看相关数据。

如图1至图5所示，实时监测组件还能够通过数据存储模块存储数据，以防止通过cdma网络传输数据的方式失效。数据存储模优先选用eeprom存储单元与mcu中央处理器相连。为了方便操作人员后期调取数据，数据存储模块还连接有通信读取接口，通信读取接口嵌装在设于监测壳体4表面的数据接口槽，通信读取口401方便使用外接设备调取存储数据，适用于操作人员在巡检时利用外接设备调取数据，由于整个装置长期部署在户外，需要提高其密封性，通过在数据接口槽安装密封块的方式能够进一步提高密封效果，避免内部进水等。

如图1至图5所示，本实施例中，为了确保监测装置的不间断供电，电源模块具有两种供电方式，具体是太阳能供电和外接电源供电。电源模块包括外接电池模块和太阳能电池模块，外接电池模块和太阳能电池模块之间连接有自动转换电子开关，所述外接电池模块连接有外接电源插头，所述太阳能电池模块连接有太阳能供电插头，所述太阳能供电插头插接在设于监测壳体4表面的太阳能接口402内，所述外接电源插头插接在设于监测壳体4表面的外接电源接口403内。自动转换电子开关能够调整供电模式，当外接电池模块电量不足时，切换至太阳能电池模块供电；同理，当太阳能电池模块电量不足时，即可自动切换至外接电池模块供电，保证整个装置运行期间不断电。自动转换电子开关是开关领域中广泛应用的电子开关组件，主要采用固态继电器控制，本领域技术人员可根据需要选取相应的型号规格，此外，外接电池模块可选用锂离子电池，太阳能电池模块的光伏电池根据实际需要电压选用具体型号与规格。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例能够以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然能够以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。