一種雷電流能量檢測方法、系統(tǒng)以及防雷設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雷電流能量檢測方法、系統(tǒng)以及防雷設(shè)備。方法包括下述步驟：對引入傳播路徑中的雷電流進(jìn)行采樣，采樣電流與雷電流成固定比例；對采樣電流進(jìn)行整流；對整流后的采樣電流的電荷進(jìn)行存儲(chǔ)，所存儲(chǔ)的總電荷量與雷電流的總電荷量成正比；檢測所述存儲(chǔ)的總電荷量的電壓值，計(jì)算出雷電流的總電荷量，并歸一化為雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)的總電荷量，計(jì)算出所對應(yīng)的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)的雷電流的峰值。在本發(fā)明中，以雷電流能量為檢測依據(jù)，而不是以雷電流峰值為檢測依據(jù)。因?yàn)槔纂娏鞯钠茐哪芰κ呛推淠芰砍烧鹊亩缓推浞逯党烧?，修正了僅以雷電流峰值為檢測依據(jù)的方法所產(chǎn)生的不可控性誤差，能更加真實(shí)的反映出雷電流破壞能力。
【專利說明】一種雷電流能量檢測方法、系統(tǒng)以及防雷設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷電流檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雷電流能量檢測方法、裝置以及防雷設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]雷電災(zāi)害是國際公布的十種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害中的一種。每年雷電災(zāi)害事故頻繁，涉及面廣，對廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
[0003]與此同時(shí)人們對于雷電的研究也在不斷地深化當(dāng)中，其中對雷電流的定義和測量可以說是所有針對雷電研究的基石，由此可見它的重要性。
[0004]但自然界的雷電錯(cuò)綜復(fù)雜，幾乎每一次的雷擊都有不同的形態(tài)。即使人們通過大量的數(shù)據(jù)分析也不能找到唯一的波形函數(shù)來表征所有的雷擊。為了便于定量分析，IEC提出了一類波形用來對雷電進(jìn)行描述。如圖1所示，Ip表示雷電波的峰值，Tl表示視在波前時(shí)間，T2表示視在半峰值時(shí)間。通過指定T1/T2的值就基本定型了一種雷電流波形，再指定Ip的數(shù)值后就把雷電流的大小也指定了，這樣就基本可以描述一次雷電流的大致特征。
[0005]IEC (國際電工委員會(huì))歸納了若干種不同情況下具有代表性的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)。比較常用的 雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)有以下幾種波形:8/20μ S波形表征感應(yīng)雷擊的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)、10/350 μ s波形表征首次雷擊的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)、0.25/100 μ s波形表征首次以后的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)，其他的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)還有1.2/50ys、10/700 μ s、10/1000 μ s 等等。
[0006]針對雷擊電流的檢測方法也一直在探索當(dāng)中，其形式也多種多樣，但基本上都由三個(gè)部分組成:
[0007]一、雷電流采集部分；
[0008]二、數(shù)據(jù)處理部分；
[0009]三、數(shù)據(jù)輸出部分。
[0010]比較常見的采集雷電流方法如:分流器法，鐵心互感器法，Rogowski線圈法，霍爾器件法，電光、磁光法等，并得到了一些實(shí)際應(yīng)用。
[0011]數(shù)據(jù)處理一般都使用單片機(jī)、微機(jī)等設(shè)備。
[0012]而對于數(shù)據(jù)輸出部分，實(shí)際上無論檢測方法如何及數(shù)據(jù)處理方式如何，現(xiàn)有技術(shù)大都呈現(xiàn)出了兩種表現(xiàn)形式:
[0013]1、精確地描繪出雷電流的實(shí)時(shí)波形。
[0014]2、只檢測雷電流的峰值，而忽略或默認(rèn)雷電流的波形函數(shù)。
[0015]從現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)輸出的表現(xiàn)形式可以看出，第一種方式最精確，能夠良好的體現(xiàn)雷電流的特征。但是需要精密的儀器、高昂的成本、非常好的屏蔽措施……。這些特性決定了第一種方法一般都要進(jìn)行專門的建設(shè)，包括各個(gè)設(shè)備間的配合、屏蔽措施、電源凈化、接地等等。一般用在實(shí)驗(yàn)室居多，很難在用戶終端進(jìn)行實(shí)施。
[0016]而第二種方式最方便，由于只需要檢測一個(gè)雷電流的峰值即可，因此它可以用非常簡單的設(shè)備進(jìn)行采集和處理運(yùn)算，成本極低、體積很小便于攜帶，可以方便的用于對檢測要求不高的眾多場合，包括用戶終端的雷電流檢測。
[0017]但問題是這種方法過于簡化，有時(shí)甚至根本無法反映出雷電流的能量大小。
[0018]舉個(gè)實(shí)際的例子來講，同樣峰值Ip=IOKA的雷電流，一個(gè)是8/20 μ s波形的，一個(gè)是10/350 μ s波形的。下面計(jì)算一下他們的能量分別是多少。
[0019]為方便計(jì)算，這里選擇脈沖函數(shù)模型來描述雷電流波，其表達(dá)式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種雷電流能量檢測方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 對引入傳播路徑中的雷電流進(jìn)行采樣，采樣電流與雷電流成固定比例； 對采樣電流進(jìn)行整流； 對整流后的采樣電流的電荷進(jìn)行存儲(chǔ)，所存儲(chǔ)的總電荷量與雷電流的總電荷量成正比； 檢測所述存儲(chǔ)的總電荷量的電壓值，計(jì)算出雷電流的總電荷量，并歸一化為雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)的總電荷量，計(jì)算出所對應(yīng)的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)的雷電流的峰值。
2.如權(quán)利要求1所述的雷電流能量檢測方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 顯示所述雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)名及其雷電流峰值。
3.一種雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 雷電流采樣裝置，用于對引入傳播路徑中的雷電流進(jìn)行采樣，采樣電流與雷電流成固定比例； 采樣電流整流裝置，輸入端與所述雷電采樣裝置的輸出端連接，用于對采樣電流進(jìn)行整流； 采樣電流存儲(chǔ)裝置，輸入端與所述采樣電流整流裝置的輸出端連接，用于對整流后的采樣電流的電荷進(jìn)行存儲(chǔ)，所 存儲(chǔ)的總電荷量與雷電流的總電荷量成正比； 采樣電流分析裝置，輸入端與所述采樣電流存儲(chǔ)裝置的輸出端連接，用于檢測所述存儲(chǔ)的總電荷量的電壓值，計(jì)算出雷電流的總電荷量，并歸一化為雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)的總電荷量，計(jì)算出所對應(yīng)的雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)的雷電流的峰值。
4.如權(quán)利要求3所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 顯示輸出裝置，輸入端與所述采樣電流分析裝置的輸出端連接，用于顯示所述雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形函數(shù)名及其雷電流峰值。
5.如權(quán)利要求3所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述雷電流采樣裝置包括Rogowski線圈B101,所述Rogowski線圈BlOl的兩端為所述雷電流采樣裝置的輸出端，與采樣電流整流裝置的輸入端連接。
6.如權(quán)利要求3所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電流整流裝置包括整流橋堆U201，所述整流橋堆U201的兩個(gè)輸入端為所述采樣電流裝置的輸入端，與雷電流采樣裝置的輸出端連接，所述整流橋堆U201的兩個(gè)輸出端為所述采樣電流裝置的輸出端，與采樣電流存儲(chǔ)裝置連接。
7.如權(quán)利要求3所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電流存儲(chǔ)裝置包括電容C301，所述電容C301的第一端分別與所述采樣電流整流裝置的輸出端以及采樣電流分析裝置的輸入端連接，所述電容C301的第二端分別與所述采樣電流整流裝置的輸出端以及采樣電流分析裝置的輸入端連接。
8.如權(quán)利要求3所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，采樣電流分析裝置包括MCU芯片U401，所述MCU芯片U401的第一輸入端ini和第二輸入端in2為所述采樣電流分析裝置的輸入端，與所述采樣電流存儲(chǔ)裝置的輸出端連接，所述MCU芯片U401的輸出端out為所述采樣電流分析裝置的輸出端，與顯示輸出裝置的輸入端連接。
9.如權(quán)利要求3所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示輸出裝置包括LCD顯示器D501，所述IXD顯示器D501的輸入端為所述顯示輸出裝置的輸入端，與所述采樣電流分析裝置的輸出端連接。
10.一種包括如權(quán)利要求3-9任一項(xiàng)所述的雷電流能量檢測系統(tǒng)的防雷設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G01R13/02GK103543313SQ201210244544
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】欒海元 申請人:深圳遠(yuǎn)征技術(shù)有限公司