CN201107354Y - Spd预警管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及SPD预警管理系统，包括在检测线路上设有可将雷击信号转换成电信号的泄流电流传感器，及与泄流电流传感器相连接的采集终端，所述采集终端通过通信接口连接数据处理中心，所述采集终端包括信号调理模块、高速数据采样电路模块、FPGA控制数据处理模块，采集终端CPU。所述采集终端CPU输入端连接有32路开关量，所述32路开关量连接SPD避雷器，所述数据中心包括系统设置模块、系统基础数据管理模块、报警和维护模块、数据统计分析模块。该系统实现将检测到的防雷器件动作情况和在线运行状态数据实时记录，并可以通过不同的通讯方式实时传送数据中心进入数据库，并对数据进行统计分析，对符合预警条件的器件进行报警。

Description

SPD预警管理系统

技术领域

本实用新型涉及雷击检测领域，尤其涉及一种SPD预警管理系统。

背景技术

雷电灾害已经被联合国相关机构列为“最严重的十种自然灾害之一”，被国际电工委员会称为“电子时代的一大公害”。据不完全统计，我国每年因雷电灾害造成财产损失上亿元。随着我国国民经济的发展和现代化水平的提高，特别是由于信息技术的快速发展，雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响越来越大。我国出台了相关的防雷法律和规范并安装了大量的防雷器件，安装的电涌保护器(SPD)越来越多。这些SPD在线长期运行时，一方面抗御雷电过电压脉冲波侵扰，另一方面也在自然老化，一旦SPD处于劣化、失效边缘，不仅可能造成局部电力设备无法正常运行，在雷击时还有可能失去防御效果，因此，在线SPD性能状态的检测及设备整体雷电过电压防护能力的评估同样是重要的防雷工作。由于防雷器件安全的要求，市场需求对防雷器件动作后进行实时科学量化检测、并对损坏防雷器件(SPD)进行报警的设备。

目前的防雷器件检测技术一般都采用开关量检测法，从防雷器本身的开关量状态端子采集防雷器工作状态，这样方式只能采集防雷器件的损坏，不能对即将损坏的防雷器件进行报警，也不能对防雷器动作后的泄流电流和波形进行采集。

随着对雷击事故的鉴定、雷电入侵风险评估与防护技术的研究、对一定区域内感应雷击过电压水平的分析，原有的技术和产品已经无法实现。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种可动态持续的检测防雷器件动作状况，并且要具有较高的准确度，并且将检测的到的动作参数及运行状态数据实时发送回数据中心，进行分析从而做出正确预警报告的SPD预警管理系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

SPD预警管理系统，包括在检测线路上设有的可将雷击信号转换成电信号的泄流电流传感器，及与泄流电流传感器相连接的采集终端，所述采集终端通过通信接口连接数据处理中心，所述采集终端包括信号调理模块、高速数据采样电路模块、FPGA控制数据处理模块，采集终端CPU：

所述信号调理模块用于将泄流电流传感器传来的电信号调理成0-2.5V的模拟电压信号；

所述高速数据采样电路模块在FPGA的控制下，对信号调理模块传来的模拟电压信号进行持续高速采样；

所述FPGA控制数据处理模块对高速数据采样电路模块送来的数据通过FPGA芯片实时滤波，并将滤波后的雷击数据存入FPGA的内部缓冲区；

所述采集终端CPU用于读取FPGA内部缓冲区的数据组添加实时时标后存入CPU存储区内，所述采集终端CPU的输入端还连接有32路开关量，所述32路开关量连接SPD避雷器，所述数据中心包括系统设置模块、系统基础数据管理模块、报警和维护模块、数据统计分析模块。

该系统可完成对二次设备防雷器件动作情况的检测、防雷器件在线运行状态检测功能。实现将检测到的防雷器件动作情况(泄流电流、极性、波形、持续时间等)和在线运行状态数据实时记录，并可以通过不同的通讯方式(以太网、RS485、SMS、GPRS、CDMA等)实时传送数据中心进入数据库，数据库对所有的数据进行统计分析，对符合预警条件的器件进行报警。

对任何可能遭雷击的场所，可供鉴定雷灾事故；可供无人值守的通信基站、高层建筑智能楼宇线路二次感应过电压水平的研究。采用泄流电流传感器结合持续高速采样及实时滤波技术，实现了对于防雷器件的持续、高精度采集，从而得到防雷器件动作参数。这种方式采用了真正的持续检测，继续持续发生多次动作也不会发生遗漏现象。

作为优选，所述信号调理模块以高速运算放大器芯片AD8041负责信号调理。

作为优选，所述高速数据采样电路模块以高速A/D转换芯片THS1206完成雷击信号的高速采集。

作为优选，所述FPGA控制数据处理模块以FPGA芯片XC3S250对高速数据采样电路模块送来的信号通过FPGA实时滤波，并控制信号调理模块的持续高速采样。

作为优选，所述采集终端CPU包括CPU自带FLASH程序空间、数据空间和SRAM的ARM芯片STR710。

作为优选，所述通信接口为232隔离接口或485隔离接口或XPORT模块接口或GR47模块接口。根据不同接口选择不同通讯方式，实现实时传送功能。

作为优选，所述泄流电流传感器环穿设在检测线路上。采用环穿的方式将泄流电流传感器设在在检测线路，其检测时较全面，对安装位置的精确度要求可忽略不计。

作为优选，所述采集终端CPU输出端还连接有LED指示装置。用于显示报警信号。

说明书附图

图1为本实施例的系统原理框图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，图中虚线带箭头方向为控制方向，SPD预警管理系统，包括在检测线路上设有的可将雷击信号转换成电信号的泄流电流传感器1，及与泄流电流传感器1相连接的采集终端，所述采集终端通过通信接口连接数据处理中心9，所述采集终端包括信号调理模块2、高速数据采样电路模块3、FPGA控制数据处理模块4，采集终端CPU5：所述信号调理模块2用于将泄流电流传感器1传来的电信号调理成0-2.5V的模拟电压信号；所述高速数据采样电路模块3在FPGA的控制下，对信号调理模块2传来的模拟电压信号进行持续高速采样；所述FPGA控制数据处理模块4对高速数据采样电路模块3送来的数据通过FPGA芯片实时滤波，并将滤波后的雷击数据存入FPGA的内部缓冲区；所述采集终端CPU5用于读取FPGA内部缓冲区的数据组添加实时时标后存入CPU存储区内，所述采集终端CPU5的输入还连接有32路开关量12，所述32路开关量12连接SPD避雷器，即1个32路开关量可连接32个SPD避雷器，开关量12用于检测相应的SPD避雷器是否实效，其有32路光藕接口，通过4个74HC245芯片，让CPU通过总线的方式读取32路开关量状态，如果发生状态变化，将发送报警信号和数据。所述采集终端CPU5输出端还连接有LED指示装置10。

所述数据中心包括系统设置模块、系统基础数据管理模块、报警和维护模块、数据统计分析模块，所述系统设置模块，主要完成系统的用户设置、通讯参数设置及其系统其它数据设置等，所述系统基础数据管理模块，主要完成现场终端、安装地点时间、采集点信息参数、责任人管理及转换等功能，所述报警和维护模块：主要完成报警设置、报警记录、维护记录等功能，所述数据统计分析模块：主要完成各相关信息的查询分析、报警数据的统计、采集点数据的统计分析以及维护统计等功能。

本实施例中，所述泄流电流传感器1环穿设在检测线路上，所述泄流电流传感器1将雷击信号转换成电信号后，送入所述信号调理模块2，所述信号调理模块2以高速运算放大器芯片AD8041负责信号调理，把电信号变成0-2.5V的电压信号送入高速数据采样电路模块3，所述高速数据采样电路模块3以高速A/D转换芯片THS1206完成雷击信号的高速采集，其是在FPGA控制数据处理模块的FPGA芯片的控制下完成对该雷击信号的高速采集，所述FPGA芯片为XC3S250，所述XC3S250芯片对从THS1206读取的数据进行实时滤波处理，即将过滤非雷击数据，检测并将超过预先设置的阀值的雷击数据存入XC3S250芯片自带的缓冲区内，并通知采集终端CPU5读取，可通过硬件中断方式通知CPU5来读取，而对已读取的数据，又能自动清除出缓冲区。

所述采集终端CPU5，包括CPU自带flash程序空间、数据空间和SRAM的ARM芯片STR710，CPU收到FPGA芯片发来的读取数据中断后，主动读取FPGA缓冲区芯片的数据，把读取的数据带上当前时间的时标后存入CPU自己的数据存储区，并通过通信接口向数据处理中心传送数据。

本实施例中，通信接口可以为232/485光电隔离接口，也可以为XPORT模块接口，或者GPRS模块接口，根据不同接口选择不同通讯方式，如以太网、RS485、SMS、GPRS、CDMA等)实时传送至数据处理中心9进行分析处理。

SPD预警管理系统，完成了对输电(高、低压)线路、信息传输线路等雷击入侵电流实时在线检测功能。实现将检测到的雷击电流、极性、波形、持续时间等数据实时记录，并可以通过不同的通讯方式(以太网、RS485、SMS、GPRS、CDMA等)实时传送数据中心进行分析处理，而且系统提高了所需要的12V、5V、3.3V、2.5V、1.2V等电压，而且系统中有RS232隔离接口和XPORT网络接口，当系统采用以太网通信时就直接实用XPORT模块，如果需要实用GPRS或CDMA等方式通讯时，就把相应的模块接到系统的RS232串口上。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.SPD预警管理系统，包括在检测线路上设有的可将雷击信号转换成电信号的泄流电流传感器(1)，及与泄流电流传感器(1)相连接的采集终端，所述采集终端通过通信接口连接数据处理中心(9)，其特征在于，所述采集终端包括信号调理模块(2)、高速数据采样电路模块(3)、FPGA控制数据处理模块(4)，采集终端CPU(5)：

所述信号调理模块(2)用于将泄流电流传感器(1)传来的电信号调理成0-2.5V的模拟电压信号；

所述高速数据采样电路模块(3)在FPGA的控制下，对信号调理模块(2)传来的模拟电压信号进行持续高速采样；

所述FPGA控制数据处理模块(4)对高速数据采样电路模块(3)送来的数据通过FPGA芯片实时滤波，并将滤波后的雷击数据存入FPGA的内部缓冲区；

所述采集终端CPU(5)用于读取FPGA内部缓冲区的数据组添加实时时标后存入CPU存储区内，所述采集终端CPU(5)的输入端还连接有32路开关量(12)，所述32路开关量(12)连接SPD避雷器，所述数据中心包括系统设置模块、系统基础数据管理模块、报警和维护模块、数据统计分析模块。

2.根据权利要求1所述的SPD预警管理系统，所述信号调理模块(2)以高速运算放大器芯片AD8041负责信号调理。

3.根据权利要求1所述的SPD预警管理系统，所述高速数据采样电路模块(3)以高速A/D转换芯片THS1206完成雷击信号的高速采集。

4.根据权利要求1所述的SPD预警管理系统，所述FPGA控制数据处理模块(4)以FPGA芯片XC3S250对高速数据采样电路模块(3)送来的信号通过FPGA实时滤波，并控制信号调理模块(2)的持续高速采样。

5.根据权利要求1所述的SPD预警管理系统，其特征在于，所述采集终端CPU(5)包括CPU自带FLASH程序空间、数据空间和SRAM的ARM芯片STR710。

6.根据权利要求1所述的SPD预警管理系统，其特征在于，所述通信接口为232隔离接口或485隔离接口或XPORT模块接口或GR47模块接口。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述SPD预警管理系统，其特征在于，所述泄流电流传感器(1)环穿设在检测线路上。

8.根据权利要求7所述SPD预警管理系统，其特征在于，所述采集终端CPU(5)输出端还连接有LED指示装置(10)。

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