一种输电线路杆塔雷击监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种输电线路杆塔雷击监测装置及方法，属于电力电子技术领域。本发明专利技术包括上位机和下位机；STM32主控模块Ⅰ与GSM短信收发模块Ⅰ连接，液晶显示模块和按键控制模块分别与STM32主控模块Ⅰ连接；下位机包括STM32主控模块Ⅱ、GSM短信收发模块Ⅱ、GPS定位模块、雷击检测装置、湿度采集模块，STM32主控模块Ⅱ分别与GSM短信收发模块Ⅱ、GPS定位模块、雷击检测装置连接，STM32主控模块Ⅱ与湿度采集模块连接。本发明专利技术解决了因雷电击中输电线路杆塔而发生的电网跳闸时，维修人员能对电杆塔的雷击情况以及当地的湿度信息进行查看，并在安全环境中对输电线路进行维修。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路杆塔雷击监测装置及方法
本专利技术涉及一种输电线路杆塔雷击监测装置及方法，属于电力电子

技术介绍
目前，50%以上的国家电网发生的跳闸现象，均是由于雷电击中输电线路杆塔所导致的。由于输电线路长达数百公里，电网维修人员难以确定雷击事故发生的具体位置；同时，由于雷雨天气，事故地点湿度较大，维修人员对故障线路进行维修时存在着触电的生命危险，判断事故地点的湿度信息尤为重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提供一种输电线路杆塔雷击监测装置及方法，通过雷击检测装置检测是否发生雷击，并把信号发送给STM32主控模块Ⅱ进行判断，当STM32主控模块Ⅱ接收到雷击检测装置发送的雷击信号大于等于设定值时，STM32主控模块Ⅱ采集雷击地点的位置信息和湿度信息，并实时对湿度信息与设定值比较。若湿度信息符合维修要求，STM32主控模块Ⅱ将通过GSM短信收发模块Ⅱ将信息以固定格式短信发送至上位机，便于维修人员查看，并在安全环境中对输电线路进行维修。本专利技术技术方案是：一种输电线路杆塔雷击监测装置，包括上位机1和下位机2两部分；所述上位机1包括STM32主控模块Ⅰ3、GSM短信收发模块Ⅰ4、液晶显示模块5和按键控制模块6；所述STM32主控模块Ⅰ3通过串口与GSM短信收发模块Ⅰ4连接，液晶显示模块5和按键控制模块6分别与STM32主控模块Ⅰ4的I/O口连接；所述下位机2包括STM32主控模块Ⅱ7、GSM短信收发模块Ⅱ8、GPS定位模块9、雷击检测装置10、湿度采集模块11，所述STM32主控模块Ⅱ7的串口通道1、通道2、通道3分别与GSM短信收发模块Ⅱ8、GPS定位模块9、雷击检测装置10连接，STM32主控模块Ⅱ7通过其I/O口与湿度采集模块11连接；所述上位机1和下位机2通过GSM短信收发模块Ⅰ4和GSM短信收发模块Ⅱ8进行通信；所述雷击检测装置10用于检测输电线路杆塔上是否有雷击信号；在输电线路的每个杆塔上均需安装雷击检测装置10，每个雷击检测装置10再与下位机2中的STM32主控模块Ⅱ7连接，下位机2分别通过GSM短信收发模块Ⅱ8向安装于电网控制室内的上位机1的GSM短信收发模块Ⅰ4发送信息。所述雷击检测装置10包含罗氏线圈，罗氏线圈安装于输电线路杆塔上，用于检测输电线路杆塔上雷击电流，雷击检测装置10输出输电线路杆塔遭受雷击的雷击电流信号给STM32主控模块Ⅱ7，通过STM32主控模块Ⅱ7判断其雷击电流信号是否大于其最大雷击信号设定值，如果大于等于最大雷击信号设定值则STM32主控模块Ⅱ7启动湿度采集模块11采集湿度信息、GPS定位模块9采集位置信息，如果小于最大雷击信号设定值，不作处理。所述雷击检测装置10中STM32主控模块Ⅱ7的最大雷击信号设定值的具体计算步骤如下：Step1、雷击电流模型的时域表达式为：其中，为雷击峰值电流，h为峰值电流修正系数，为波头时间常数，为波尾时间常数，t为时间变量；Step2、罗氏线圈的传递函数为：其中，罗氏线圈的互感系数M，传递函数的自变量为s，采样电阻，自感，分布电容以及内阻；Step3、对罗氏线圈的传递函数进行逆变换；并与雷击电流的时域表达式相乘，得到经过罗氏线圈检测到的电流表达式；Step4、根据罗氏线圈检测到的电流表达式计算的最大值则为STM32主控模块Ⅱ7中的最大雷击信号设定值。一种输电线路杆塔雷击监测方法，当下位机2中的雷击检测装置10检测到雷击信号时，输出输电线路杆塔遭受雷击的电流信号给STM32主控模块Ⅱ7，STM32主控模块Ⅱ7将检测到的雷击信号电流值与其内部设定的电流值进行比较判断，当检测值大于等于设定值时，STM32主控模块Ⅱ7分别发出工作指令给GPS定位模块9和湿度采集模块11，GPS定位模块9和湿度采集模块11开始工作，GPS定位模块9将下位机2的位置信息输出给STM32主控模块Ⅱ7，STM32主控模块Ⅱ7将该位置信息进行保存；湿度采集模块11将现场的湿度信息传送给STM32主控模块Ⅱ7，STM32主控模块Ⅱ7将现场湿度信息与其内部设定的湿度信息进行比较判断，当现场湿度信息小于其内部设定的湿度信息时，STM32主控模块Ⅱ7编辑固定格式的短信包括湿度信息和位置信息通过GSM短信收发模块Ⅱ8发送给上位机1的GSM短信收发模块Ⅰ4，GSM短信收发模块Ⅰ4将接收到的信息上传给STM32主控模块Ⅰ3，STM32主控模块Ⅰ3控制液晶显示模块5显示显示所接收到的所有湿度信息和位置信息，通过按键控制模块6可以查看多个下位机2上传的输电线路杆塔遭受雷击后的现场湿度信息和位置信息。输电线路杆塔雷击监测装置中下位机2的具体工作步骤如下：A、STM32主控模块Ⅱ7内部进行初始化处理，分别为：系统功能初始化，对中断优先级进行设置；系统时钟的初始化，保证延迟函数的准确性；串口通信初始化，将串口的通道1、通道2、通道3分别初始化，并设置其波特率均为115200bps；GPIO模块的初始化，并设置为推挽输出模式；B、GSM短信收发模块Ⅱ8和GPS定位模块9初始化，STM32主控模块Ⅱ7通过串口通道2发送控制GPS定位模块9的指令集获取下位机2的位置信息，并保存；C、湿度采集模块11初始化，通过外接的PC机观察湿度采集模块11的初始化状态；如果初始化失败，通过STM32主控模块Ⅱ7的串口通道1向PC机发送湿度采集模块11初始化失败的指令“DHT11NO”，并不断进行初始化，直至湿度采集模块11初始化成功；若湿度采集模块11初始化成功，湿度采集模块11通过STM32主控模块Ⅱ7的串口通道1向PC机发送初始化成功的指令“DHT11OK”；D、STM32主控模块Ⅱ7通过其串口通道1的接受状态标记，来判断是否接收到来自雷击检测装置10检测到的雷击数据；若未接收到雷击检测装置10检测到的雷击信号则重复该步骤；若接收到雷击检测装置10发出的雷击信号，则点亮STM32主控模块Ⅱ7中的LED指示灯，STM32主控模块Ⅱ7将检测到的雷击信号电流值与其内部设定的电流值进行比较判断，当检测值大于设定值时，STM32主控模块Ⅱ7分别发出工作指令给GPS定位模块9和湿度采集模块11，GPS定位模块9和湿度采集模块11开始工作，STM32主控模块Ⅱ7通过其I/O口发送信号控制湿度采集模块11采集湿度信息，湿度采集模块11采集到湿度信息后传给STM32主控模块Ⅱ7进行判断处理；当湿度采集模块11采集到的湿度值大于STM32主控模块Ⅱ7内的设定值时，STM32主控模块Ⅱ7不断地控制湿度采集模块11对湿度信息进行采集并比较判断，直至采集到的湿度值小于设定值；当采集到的湿度值小于设定值时，STM32主控模块Ⅱ7将步骤B中保存的下位机2的位置信息和湿度信息一起通过GSM短信收发模块8发至上位机1；E、待短信发送完成后，重复步骤D；一种输电线路杆塔雷击监测装置中上位机1的具体工作步骤如下：F、STM32主控模块Ⅰ3内部进行初始化处理，分别为：系统功能进行初始化，包括对HAL库进行初始化；闪存接口和系统Systick组件进行初始化；对系统时钟进行初始化；对GPIO模块进行初始化，并设置为推挽输出模式；串口通信初始化，将串口的通道1和通道2分别进行初始化，并设置其波特率均为115200bps；G、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路杆塔雷击监测装置，其特征在于：包括上位机（1）和下位机（2）两部分；所述上位机（1）包括STM32主控模块Ⅰ（3）、GSM短信收发模块Ⅰ（4）、液晶显示模块（5）和按键控制模块（6）；所述STM32主控模块Ⅰ（3）通过串口与GSM短信收发模块Ⅰ（4）连接，液晶显示模块（5）和按键控制模块（6）分别与STM32主控模块Ⅰ（4）的I/O口连接；所述下位机（2）包括STM32主控模块Ⅱ（7）、GSM短信收发模块Ⅱ（8）、GPS定位模块（9）、雷击检测装置（10）、湿度采集模块（11），所述STM32主控模块Ⅱ（7）的串口通道1、通道2、通道3分别与GSM短信收发模块Ⅱ（8）、GPS定位模块（9）、雷击检测装置（10）连接，STM32主控模块Ⅱ（7）通过其I/O口与湿度采集模块（11）连接；所述上位机（1）和下位机（2）通过GSM短信收发模块Ⅰ（4）和GSM短信收发模块Ⅱ（8）进行通信；所述雷击检测装置（10）用于检测输电线路杆塔上是否有雷击信号；在输电线路的每个杆塔上均需安装雷击检测装置（10），每个雷击检测装置（10）再与下位机（2）中的STM32主控模块Ⅱ（7）连接，下位机（2）分别通过GSM短信收发模块Ⅱ（8）向安装于电网控制室内的上位机（1）的GSM短信收发模块Ⅰ（4）发送信息。...

【技术特征摘要】
1.一种输电线路杆塔雷击监测装置，其特征在于：包括上位机（1）和下位机（2）两部分；所述上位机（1）包括STM32主控模块Ⅰ（3）、GSM短信收发模块Ⅰ（4）、液晶显示模块（5）和按键控制模块（6）；所述STM32主控模块Ⅰ（3）通过串口与GSM短信收发模块Ⅰ（4）连接，液晶显示模块（5）和按键控制模块（6）分别与STM32主控模块Ⅰ（4）的I/O口连接；所述下位机（2）包括STM32主控模块Ⅱ（7）、GSM短信收发模块Ⅱ（8）、GPS定位模块（9）、雷击检测装置（10）、湿度采集模块（11），所述STM32主控模块Ⅱ（7）的串口通道1、通道2、通道3分别与GSM短信收发模块Ⅱ（8）、GPS定位模块（9）、雷击检测装置（10）连接，STM32主控模块Ⅱ（7）通过其I/O口与湿度采集模块（11）连接；所述上位机（1）和下位机（2）通过GSM短信收发模块Ⅰ（4）和GSM短信收发模块Ⅱ（8）进行通信；所述雷击检测装置（10）用于检测输电线路杆塔上是否有雷击信号；在输电线路的每个杆塔上均需安装雷击检测装置（10），每个雷击检测装置（10）再与下位机（2）中的STM32主控模块Ⅱ（7）连接，下位机（2）分别通过GSM短信收发模块Ⅱ（8）向安装于电网控制室内的上位机（1）的GSM短信收发模块Ⅰ（4）发送信息。2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷击监测装置，其特征在于：所述雷击检测装置（10）包含罗氏线圈，罗氏线圈安装于输电线路杆塔上，用于检测输电线路杆塔上雷击电流，雷击检测装置（10）输出输电线路杆塔遭受雷击的雷击电流信号给STM32主控模块Ⅱ（7），通过STM32主控模块Ⅱ（7）判断其雷击电流信号是否大于其最大雷击信号设定值，如果大于等于最大雷击信号设定值则STM32主控模块Ⅱ（7）启动湿度采集模块（11）采集湿度信息、GPS定位模块（9）采集位置信息，如果小于最大雷击信号设定值，不作处理。3.根据权利要求2所述的输电线路杆塔雷击监测装置，其特征在于：所述雷击检测装置（10）中STM32主控模块Ⅱ（7）的最大雷击信号设定值的具体计算步骤如下：Step1、雷击电流模型的时域表达式为：其中，为雷击峰值电流，h为峰值电流修正系数，为波头时间常数，为波尾时间常数，t为时间变量；Step2、罗氏线圈的传递函数为：其中，罗氏线圈的互感系数M，传递函数的自变量为s，采样电阻，自感，分布电容以及内阻；Step3、对罗氏线圈的传递函数进行逆变换；并与雷击电流的时域表达式相乘，得到经过罗氏线圈检测到的电流表达式；Step4、根据罗氏线圈检测到的电流表达式计算的最大值则为STM32主控模块Ⅱ（7）中的最大雷击信号设定值。4.一种输电线路杆塔雷击监测方法，其特征在于：当下位机（2）中的雷击检测装置（10）检测到雷击信号时，输出输电线路杆塔遭受雷击的电流信号给STM32主控模块Ⅱ（7），STM32主控模块Ⅱ（7）将检测到的雷击信号电流值与其内部设定的电流值进行比较判断，当检测值大于设定值时，STM32主控模块Ⅱ（7）分别发出工作指令给GPS定位模块（9）和湿度采集模块（11），GPS定位模块（9）和湿度采集模块（11）开始工作，GPS定位模块（9）将下位机（2）的位置信息输出给STM32主控模块Ⅱ（7），STM32主控模块Ⅱ（7）将该位置信息进行保存；湿度采集模块（11）将现场的湿度信息传送给STM32主控模块Ⅱ（7），STM32主控模块Ⅱ（7）将现场湿度信息与其内部设定的湿度信息进行比较判断，当现场湿度信息小于其内部设定的湿度信息时，STM32主控模块Ⅱ（7）编辑固定格式的短信包括湿度信息和位置信息通过GSM短信收发模块Ⅱ（8）发送给上位机（1）的GSM短信收发模块Ⅰ（4），GSM短信收发模块Ⅰ（4）将接收到的信息上传给STM32主控模块Ⅰ（3），STM32主控模块Ⅰ（3）控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恒，谭洁，张国银，刘昌昊，赵磊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53