交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，包括：接地裝置，用于連通地端；基于交流線路中的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的模擬桿塔，所述模擬桿塔直立在所述接地裝置上，底端與接地裝置接觸；雷電沖擊電流發生器，連接在模擬桿塔的頂端與接地裝置之間，用于提供雷電沖擊電流；電流測量裝置，連接在所述模擬桿塔的頂端和雷電沖擊電流發生器之間，用于測量所述雷電沖擊電流發生器發出的雷電沖擊電流對應的電流參數；電壓測量裝置，連接在所述模擬桿塔的頂端與接地裝置之間，用于測量模擬桿塔頂端的電壓參數；所述電流參數和電壓參數用于檢測所述模擬桿塔對應的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數。
【專利說明】
交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統
技術領域
[0001]本發明涉及電力技術領域，特別是涉及一種交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統。
【背景技術】
[0002]單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔等在交流線路中用于連接各類電氣設備的桿塔廣泛用于電力系統。上述各類桿塔需要置于戶外環境，極易受到雷電等自然放電行為產生的瞬態雷電沖擊電流。對桿塔通入雷電沖擊電流后其對應的電流信息、電壓信息等雷電沖擊參數可以表征相應的雷電沖擊相應特點，上述雷電沖擊響應的檢測具有重要意義，其有助于分析相應桿塔在工作過程中的安全性。
[0003]目前，交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測主要基于傳輸線理論，其需要對電力系統電磁暫態過電壓進行計算，具體是將其等效為RLC等元器件，進行仿真計算，容易忽略桿塔本身尺寸以及相應接地網對雷電沖擊響應檢測的影響，使相應的檢測方案具有局限性。
【發明內容】
[0004]基于此，有必要針對傳統交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測方案具有局限性的技術問題，提供一種交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統。
[0005]—種交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，包括:
[0006]接地裝置，用于連通地端；
[0007]基于交流線路中的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的模擬桿塔，所述模擬桿塔直立在所述接地裝置上，底端與接地裝置接觸；
[0008]雷電沖擊電流發生器，所述雷電沖擊電流發生器連接在模擬桿塔的頂端與接地裝置之間，用于提供雷電沖擊電流；
[0009]電流測量裝置，所述電流測量裝置連接在所述模擬桿塔的頂端和雷電沖擊電流發生器之間，用于測量所述雷電沖擊電流發生器發出的雷電沖擊電流對應的電流參數；
[0010]電壓測量裝置，所述電壓測量裝置連接在所述模擬桿塔的頂端與接地裝置之間，用于測量模擬桿塔頂端的電壓參數；
[0011]所述電流參數和電壓參數用于檢測所述模擬桿塔對應的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數。
[0012]上述交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，將基于交流線路中的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的模擬桿塔接入包括接地裝置的雷電沖擊響應檢測系統，利用雷電沖擊電流發生器向上述模擬桿塔施加雷電沖擊電流，通過電壓測量裝置和電流測量裝置分別獲取施加雷電沖擊電流后模擬桿塔的電壓參數和電流參數，用以對相應單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數進行檢測，其可以結合具體單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的相關尺寸和接地網對電磁暫態雷電沖擊電流所施加的沖擊響應進行桿塔雷電沖擊參數的檢測，可以提高相應桿塔雷電沖擊參數的全面性，具有較高的檢測效果。
【附圖說明】
[0013]圖1為一個實施例的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統結構示意圖；
[0014]圖2為一個實施例的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統結構示意圖；
[0015]圖3為一個實施例的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統結構示意圖；
[0016]圖4為一個實施例的接地裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明提供的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統的【具體實施方式】進行詳細闡述。
[0018]參考圖1，圖1所示為一個實施例的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統結構示意圖，包括:
[0019]接地裝置110，用于連通地端；
[0020]基于交流線路中的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的模擬桿塔120，所述模擬桿塔120直立在所述接地裝置上，底端與接地裝置接觸；
[0021]雷電沖擊電流發生器130，所述雷電沖擊電流發生器130連接在模擬桿塔120的頂端與接地裝置110之間，用于提供雷電沖擊電流；
[0022]電流測量裝置1500，所述電流測量裝置1500連接在所述模擬桿塔120的頂端和雷電沖擊電流發生器130之間，用于測量所述雷電沖擊電流發生器130發出的雷電沖擊電流對應的電流參數；
[0023]電壓測量裝置160，所述電壓測量裝置160連接在所述模擬桿塔120的頂端與接地裝置110之間，用于測量模擬桿塔120頂端的電壓參數；
[0024]所述電流參數和電壓參數用于檢測所述模擬桿塔120對應的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數。
[0025]上述雷電沖擊參數可以包括雷電沖擊電流流過模擬桿塔120(對應于相應的桿塔遭受到瞬態雷電放電現象)時，上述模擬桿塔120的頂端與地端之間的電壓大小、大于某一值(比如設定的安全值等)的電壓持續時間，電壓信號的上升沿時間和下降沿時間等，根據電壓測量設備獲取的電壓參數，可以得到模擬桿塔120對應的雷電沖擊參數，從而得到相應桿塔在遭受瞬態雷電放電電流等瞬態雷電沖擊電流時的雷電沖擊參數。
[0026]上述接地裝置110可以包括支架和橫擔，上述橫擔可以包括多個，若上述橫擔為多個，則各個橫擔的兩端可以分別連接電壓測量裝置，以對各個橫擔處的電壓參數進行測量，得到電壓參數，再根據上述多個電壓參數和雷電沖擊電流發生器130發出的雷電沖擊電流對應的電流參數獲取相應電線塔的雷電參數。如圖2所示，上述模擬桿塔120可以包括第一橫擔121、第二橫擔122和第三橫擔123，其中，第一橫擔121可以通過第一電壓測量裝置161連接接地裝置110，第二橫擔122可以通過第二電壓測量裝置162連接接地裝置110，第三橫擔123可以通過第三電壓測量裝置163連接接地裝置110。
[0027]上述接地裝置110可以包括導電性能良好的導電板或者導向網等，其可以采用鍍鋅鋼材料、鋁或者銅等導電材料進行制作;為保證模擬桿塔站立(豎直放置)時的穩定性，在模擬桿塔塔腳(底端)可以分別焊接尺寸為150_X150_X 1mm的鋼板;上述模擬桿塔可以包括橫擔和支架等。接地裝置110可以平鋪在地面，與相應地面保持接觸。上述雷電沖擊電流發生器130發出的一次雷電沖擊電流通常持續50?10ys(微秒)，波頭陡度高，可達50kA/s(千安每秒)，屬于高頻沖擊波。上述雷電沖擊電流發生器130可以包括上升時間為5ns(納秒)，脈寬300ns，阻抗50 Ω (歐姆)，電壓幅值100V-4000V(伏特)，最大電流5A(安培)的試驗電流源，可以將上述雷電沖擊電流發生器130連接于電流測量引線下方，且與地面保持絕緣，雷電沖擊電流發生器130的輸出信號通過電纜或裸銅線等測量引線發送至模擬桿塔120的頂端。
[0028]上述電流測量裝置150可以包括能測量或者獲取通過模擬桿塔120頂端的電流大小、電流波形特征信息(上升沿時間或者下降沿時間等)等電流參數的電流測量表或者示波器等裝置。上述電壓測量裝置160可以包括能測量或者獲取模擬桿塔120的頂端以及接地裝置兩端之間電壓值大小、電壓波形特征信息(上升沿時間或者下降沿時間等)等電壓參數的電壓測量表或者示波器等裝置。向模擬桿塔120加入雷電沖擊電流發生器130發出的雷電沖擊電流時，模擬桿塔120頂端與接地裝置110之間的電壓參數(如大小，上升沿時間或者下降沿時間等)和相關電流參數，可以表征相應電線塔的雷電沖擊參數。
[0029]本實施例提供的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，將基于交流線路中的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的模擬桿塔120接入包括接地裝置110的雷電沖擊響應檢測系統，利用雷電沖擊電流發生器130向上述模擬桿塔120施加雷電沖擊電流，通過電壓測量裝置160和電流測量裝置130分別獲取施加雷電沖擊電流后模擬桿塔120的電壓參數和電流參數，用以對相應單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數進行檢測，其可以結合具體單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的相關尺寸和接地網對電磁暫態雷電沖擊電流所施加的沖擊響應進行桿塔雷電沖擊參數的檢測，可以提高相應桿塔雷電沖擊參數的全面性，具有較高的檢測效果。
[0030]如圖3所示，在一個實施例中，上述交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，還可以包括服務器180;
[0031]所述服務器180分別連接電流測量裝置150和電壓測量裝置160;用于獲取電流測量裝置測量150的電流參數以及電壓測量裝置160測量的電壓參數，根據所述電流參數和電壓參數檢測所述模擬桿塔對應的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數。
[0032]上述服務器180可以分別通過數據線連接相應的電壓測量裝置和電流測量裝置，還可以通過無線通信方式與相應的電壓測量裝置和電流測量裝置進行通信，比如將電壓測量裝置和電流測量裝置等連接無線通信模塊，使電壓測量裝置和電流測量裝置分別通過無線通信模塊連接相應的服務器180等等。
[0033]本實施例利用服務器180獲取模擬桿塔120的電壓參數和電流參數進行相應雷電沖擊參數的檢測，可以提高相應的檢測效率。
[0034]如圖3所示，作為一個實施例，上述服務器180還可以連接雷電沖擊電流發生器130；
[0035]所述服務器180通過電壓測量裝置檢測模擬桿塔120頂端的電壓參數，在所述電壓參數達到預設的參數范圍時，控制所述雷電沖擊電流發生器130發出雷電沖擊電流。
[0036]上述預設的參數范圍可以設置為小于0.5伏特等較小的電壓范圍，比如，服務器180檢測到電壓測量裝置160檢測到的電壓參數所對應的電壓值小于某一電壓值(電壓參數達到預設的參數范圍)時，服務器180可以控制所述雷電沖擊電流發生器130發出雷電沖擊電流。
[0037]本實施例利用服務器在模擬桿塔120頂端的電壓參數所對應的電壓值為零或者較小時，自動控制雷電沖擊電流發生器130發出雷電沖擊電流，可以提高相應的檢測效率。
[0038]在一個實施例中，上述接地裝置可以包括如圖4(b)所示的導電板或者如圖4(a)所示的導電網；可以保證相應的模擬桿塔與地端進行良好導通。
[0039]上述接地裝置可以包括形狀為矩形的導電網或者導電板等可以平鋪在地面的裝置，所述接地裝置的任一邊長大于所述模擬桿塔的高度;其還可以多個鋁板或者對個鋁網；例如，上述接地裝置包括多個lm*2m的鋁板，使用lmX2m鋁板拼接加工形成能夠布置電線塔和測量引線的理想接地裝置。
[0040]在一個實施例中，如圖2所示，上述模擬桿塔120可以包括多個模擬橫擔(如第一橫擔121、第二橫擔122和第三橫擔123)，其中，各個模擬橫擔分別通過所述電壓測量裝置連接接地裝置。
[0041]在一個實施例中，上述模擬桿塔與單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔之間的尺寸比例為1:25。
[0042]本實施例中，以1:25設置單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔所對應的模擬桿塔，可以使上述模擬桿塔較為準確的表征單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的相關性能。
[0043]在一個實施例中，上述交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，還可以包括用于導電的測量引線；
[0044]所述測量引線用于連接模擬桿塔的頂端、電流測量裝置和雷電沖擊電流發生器，雷電沖擊電流發生器和接地裝置，連接模擬桿塔的頂端和電壓測量裝置，以及電壓測量裝置和接地裝置。
[0045]上述測量引線用于將交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統的各個部分連接起來。其中，連接在模擬桿塔的頂端、電流測量裝置和雷電沖擊電流發生器之間以及雷電沖擊電流發生器和接地裝置之間的測量引線可以稱為電流引線，連接在模擬桿塔的頂端和電壓測量裝置之間以及電壓測量裝置和接地裝置之間的測量引線可以稱為電壓引線。測量引線可以包括裸銅線或者其他金屬導線等導電性能良好的導線。將上述測量引線自然放置時，上述測量引線為筆直的。
[0046]作為一個實施例，上述測量引線為裸銅線。
[0047]裸銅線具有較為優良的導電性能，利用裸銅線連接雷電沖擊響應性能檢測裝置的各個部分，可以進一步提高相應交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統的檢測性能。上述測量引線可以包括芯線和屏蔽層，以保證其工作過程中的安全性。
[0048]作為一個實施例，上述測量引線的直徑范圍為0.3至1.2毫米。
[0049]將測量引線自然放置時，上述測量引線為筆直的，測量引線的直徑可以為0.3毫米、1.1毫米或者1.2毫米等值，也可以設置為0.3至1.2毫米之間的其他值。
[0050]作為一個實施例，上述模擬桿塔的中軸線與所述測量引線垂直;其中各條與模擬桿塔連接的測量引線相互垂直。
[0051]本實施例中，各條與模擬桿塔連接的測量引線均垂直于模擬桿塔的中軸線，上述各條與模擬桿塔連接的測量引線之間也相互垂直，可以減少相互之間的磁耦合對測量結果的影響。
[0052]在一個實施例中，上述雷電沖擊電流發生器可以發出上升沿為5ns，脈沖寬度為300ns的雷電沖擊電流，所述電壓測量裝置的帶寬為200兆赫茲。
[0053]上述雷電沖擊電流發生器的相關標準可以包括:選擇電流或者電壓波形上升時間5ns，脈寬300ns，阻抗50 Ω，電壓幅值100V-4000V，最大電流5A(安培)試驗沖擊源;將沖擊源連接于電壓測量引線下方，且與地面保持絕緣，電源(雷電沖擊電流發生器)的輸出信號(雷電沖擊電流)可以通過電纜或裸銅線發送至模擬桿塔的頂端。
[0054]在一個實施例中，上述電流測量裝置和電壓測量裝置的相關標準可以包括:選擇輸入電容小于2pF(皮法)，帶寬200MHz(兆赫茲)的高壓差分探頭;選擇輸入阻抗為50 Ω (歐姆)，測量帶寬為200MHz的電流探頭；電壓測量裝置和電流測量裝置的探頭置于電線塔模型上方，用于測量電線塔模型頂端電壓和/或電流;電壓測量引線(電壓引線)和電流測量引線(電流引線)均拉直，且電壓引線、電流引線和電線塔模型的中軸線兩兩垂直，以減少相互之間的磁耦合對測量結果的影響；為匹配沖擊源(雷電沖擊電流發生器)的上升沿時間(ns級別)，可以選擇帶寬500MHz，采樣率5GS/s的兩臺示波器對測量波形進行存貯和展示;為避免示波器通道間的相互干擾，電壓和電流可以分兩次單獨進行測量。
[0055]以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0056]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，包括: 接地裝置，用于連通地端； 基于交流線路中的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的模擬桿塔，所述模擬桿塔直立在所述接地裝置上，底端與接地裝置接觸； 雷電沖擊電流發生器，所述雷電沖擊電流發生器連接在模擬桿塔的頂端與接地裝置之間，用于提供雷電沖擊電流； 電流測量裝置，所述電流測量裝置連接在所述模擬桿塔的頂端和雷電沖擊電流發生器之間，用于測量所述雷電沖擊電流發生器發出的雷電沖擊電流對應的電流參數； 電壓測量裝置，所述電壓測量裝置連接在所述模擬桿塔的頂端與接地裝置之間，用于測量模擬桿塔頂端的電壓參數； 所述電流參數和電壓參數用于檢測所述模擬桿塔對應的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數。2.根據權利要求1所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，還包括服務器； 所述服務器分別連接電流測量裝置和電壓測量裝置；用于獲取電流測量裝置測量的電流參數以及電壓測量裝置測量的電壓參數，根據所述電流參數和電壓參數檢測所述模擬桿塔對應的單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔的雷電沖擊參數。3.根據權利要求2所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，所述服務器還連接雷電沖擊電流發生器； 所述服務器通過電壓測量裝置檢測模擬桿塔頂端的電壓參數，在所述電壓參數達到預設的參數范圍時，控制所述雷電沖擊電流發生器發出雷電沖擊電流。4.根據權利要求1所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，接地裝置包括導電板或者導電網。5.根據權利要求1所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，所述模擬桿塔包括多個模擬橫擔，其中，各個模擬橫擔分別通過所述電壓測量裝置連接接地裝置。6.根據權利要求1所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，所述模擬桿塔與單回路直線塔、單回路耐張塔、同塔雙回路直線塔或者同塔雙回路耐張塔之間的尺寸比例為1:25。7.根據權利要求1所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，還包括用于導電的測量引線； 所述測量引線用于連接模擬桿塔的頂端、電流測量裝置和雷電沖擊電流發生器，雷電沖擊電流發生器和接地裝置，連接模擬桿塔的頂端和電壓測量裝置，以及電壓測量裝置和接地裝置。8.根據權利要求7所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，所述測量引線為裸銅線。9.根據權利要求7所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，所述測量引線的直徑范圍為0.3至1.2毫米。10.根據權利要求7所述的交流線路桿塔的雷電沖擊響應檢測系統，其特征在于，所述模擬桿塔的中軸線與所述測量引線垂直;其中各條與模擬桿塔連接的測量引線相互垂直。
【文檔編號】G01R31/00GK106053993SQ201610553346
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】厲天威, 何俊佳, 趙賢根, 羅兵, 劉磊, 項陽, 陳名, 李敏, 李斌, 唐力
【申請人】南方電網科學研究院有限責任公司, 中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心, 華中科技大學