[实用新型]全数字化雷电监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种输电线路防雷技术，尤其是一种全数字化雷电监测系统。

背景技术

特高压输电系统的雷电参数监测与雷害评估技术可供参考的国内外成熟技术和经验很少，美国、瑞士等国家已经开展了很多相关工作，根据雷电电磁波辐射特性，采用雷电定位系统测量获得了大量雷电电磁场数据反演和估算雷击大地的雷电流峰值、上升时间等重要参量。但是，目前的研究还存在模型简单、只能由近场测量值进行雷击大地时雷电流的反演计算。目前的研究成果还不能充分发挥雷电定位系统测量范围广、数据量大的优势，还需要开展更深入的研究工作。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于DSP+3G系统构架，根据输电线路雷电流幅值与波形的监测，掌握雷电参数与雷电的一些物理过程（如雷电先导发展与起始判据等），并据此对特高压电网的雷害进行分析与评估，探测效率和实时传输速率高，故障定位准确的全数字化雷电监测系统。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种全数字化雷电监测系统，包括电磁场天线，电磁场天线通过线路与放大滤波电路相连，放大滤波电路与A/ D 采样电路相连，A/ D 采样电路一路与全数字化雷电波形识别模块相连，另一路DSP 数字信号处理单元相连，全数字化雷电波形识别模块和DSP 数字信号处理单元均与时钟模块相连，时钟模块与DSP 处理模块相连，DSP 处理模块与存储器或中心站主机相连。

其中，雷电波形识别模块使设备只响应探测范围以内的雷电电磁脉冲信号，而拒绝其它各种信号。雷电波形识别的关键技术在于从较大的背景干扰中提取出真正的雷电电磁脉冲波形，然后再根据近区雷电波形的形态特征，对雷电信号提出判别。

本实用新型中的硬件均为现有设备，在此不再赘述。

本实用新型中电磁场天线接收到的信号通过放大滤波电路后进入高速高精度A/ D 采样电路， 经过数字化后一路进入全数字化雷电波形识别模块， 另一路进入DSP 数字信号处理单元， 两路信号通过高精度时钟模块精确同步并打上时间标签。全数字化雷电波形识别模块由大规模3G芯片构建， 配置了复杂的雷电波形识别算法， 可有效地从高速数据流中分离出地闪信号；被分离出的地闪数据包通过高速数据通道输入到DSP 处理模块中， 通过分析计算提取地闪波形的特征信息，并将地闪波形原始数据存储或通过通信接口发送到中心站主机。大容量雷电波形数据的存储采用非易失性存储器，可根据需要长期保存，也可采用环形缓冲方式保存最新一段时间内的测量数据。系统校准电路的作用是实现测量系统的自动定标和测量精度校准。

该系统主要有以下两方面优点：

（1）全新数字化雷电监测仪的探测效率＞90%，实时传输速率大于100kB/s

（2）雷电监测技术可以用于输电线路雷击闪络点或故障点的准确定位，定位不确定度小于10m。

附图说明

图1是本实用新型系统原理图；

图2是该系统中雷电波形识别模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1中，一种全数字化雷电监测系统，包括电磁场天线，电磁场天线通过线路与放大滤波电路相连，放大滤波电路与A/ D 采样电路相连，A/ D 采样电路一路与全数字化雷电波形识别模块相连，另一路DSP 数字信号处理单元相连，全数字化雷电波形识别模块和DSP 数字信号处理单元均与时钟模块相连，时钟模块与DSP 处理模块相连，DSP 处理模块与存储器或中心站主机相连。

图 2 为全数字化雷电波形识别模块电路，雷电监测系统将雷电信息连同发生时刻送往雷电波形识别模块，该模块从众多数据中区分雷击种类，得到高精度雷电信息。A/D转化后的数字信号经过数字信号处理器进行小波包分解，将数字信号进行快速的傅里叶变换并根据变换结果确定小波分解的采样频率和分解尺度，然后对由后台计算机对分解后的小波系数进行模极大值提取和奇异性检测，最后根据运算结果对雷击信号进行提取。之后同后台计算机存储器中保存的参考信息进行比对，通过处理器完成波形识别过程。其中，信号整形模块将送来的信号转换至适合采集的数值范围，信号高速采集处理模块可以高速采集整形模块送来的信号，满足系统要求。后台计算机系统可通过USB接口与雷电信号提取装置相连，二者都通过串口与GPS模块连接。GPS模块可以看准确记录雷击的发生时刻，时刻分辨率、准确率可达到微秒级。