Page 51 - 电力与能源2022年第五期

崔椿洪: 一种新型配电网雷击点定位装置的研制 4 3
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时间工作, 雷电流监测装置在平时处于节电模式,
当监测到有雷电流时, 唤 醒 系 统, 通 过 对 罗 氏 线
圈耦合电流波形的采集, 实 现对雷电流的测量,
并将测量 的 结 果 和 地 址 传 送 到 监 测 平 台, 实 现
对雷电流的监测和定位。系 统采用电平唤醒模
式, 为了实现对雷电流的可 靠监测, 避免外界干 图 5 电压比较滞回电路
扰对系统 的 误 动 作, 采 用 峰 值 电 路 和 滞 回 比 较 度时, 单片机相应外部中断唤醒系统, 开始对雷电
器相结合 的 电 路, 利 用 峰 值 电 路 保 持 雷 电 流 的 流 波 形 进 行 采 集, 将 采 集 的 数 据 打 包, 通 过
幅值, 利用 滞 回 比 较 器 电 路 防 止 波 形 抖 动 导 致 MQTT 协议将监测的雷电流数据及装置的地址
上传给上位机监测平台。监测平台利用数值比较
的触发失灵。
由图 4 可知, 整个峰值检测电路在工作过程 的方法实现对雷电流幅值的测量, 利用过零点比
中, 首先通过 U 1 U 2 放大器作为缓冲隔离, 利用 较的方法对波形时间进行测量, 并将测量结果显
,
二极管 D1 , D2 的单向导通性对电容器 C 1 进行充 示于界面上, 如图 6 所示。

,
电, R 2 作为放电电阻, 其阻值选择大的, 确保 C 1
R 2 延时的长度, 在本设计中采用 1ms的时延。

图 4 峰值检测电路原理图
通常采用运算放大器在开环状态下可以用作
比较器来实现对雷电流的识别。然而, 在利用放 图 6 监测平台界面图
大器组成的比较器的过程中, 一旦输入的信号中 雷击点定位采用编码识别的方式, 对每个雷
有少量的噪声或干扰, 都将会在两个不同的输出 电监测装置设计编码, 将编码和杆塔的编号一一
状态之间产生不期望的频繁跳变。为了克服信号 对应。在雷击点定位的过程中, 当雷电监测装置
的跳动, 确保比较器在一个状态向另一个状态之 监测到雷击电流时, 监测装置动作, 并通过无线通
间的变化, 本文采用正滞回电路来实现。 信网络( GPRS ) 将雷击信息和装置的编码发送到
上下阈值的计算公式如下: 监测软件, 监测软件根据接收到的编码, 通过查询

(
UTH1 = 1+ R 2 ) UR - R 2 UOL ( 1 ) 的方式对应到杆塔编号, 实现对雷击点的定位, 整
R 3 R 3
个监测平台的程序流程如图 7 所示。
UTH1 = 1+ R 2 ) UR - R 2 UOH ( 2 )
(
R 3 R 3 4 系统测试
———下 限 阈 值;
式 中 UR ———参 考 电 压; UOL
在系统搭建完成后, 为了了解系统的测试效
———上限阈值。
UOH
电压比较滞回电路如图 5 所示。考虑到避免 果, 利用雷电流模拟试验对雷电流监测装置和监
外界干扰信号对系统的误动, 本次设计采用两者 测平台的定位进行测试。在 模 拟 试 验 过 程 中 采
之间的差值为 3V , 下限阈值为 2V , 上限阈值为 用 0~40kA 冲击电流发生器对其进行试验, 试
验数据如表 1 所示。从表 1 的测试数据可以看
5V , 供电电源电压为 12V 。
出, 本文所 设 计 的 雷 电 流 监 测 模 块 可 实 现 对 雷
3 系统定位软件设计 电流的测量, 测 量 精 度 优 于 5% , 满 足 工 程 现 场

上位机监测平台采用 C++ 语言进行编写, 测试要求。
当雷电流监测装置监测到雷电流幅值达到一定程 ( 下转第 460 页)