定向閃擊防雷系統(tǒng)及誘導(dǎo)雷電定向閃擊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電電場及空曠貨場、高山地帶、湖邊地帶、大型船舶加工場地等場所的防雷領(lǐng)域，尤其涉及一種定向閃擊防雷系統(tǒng)及誘導(dǎo)雷電定向閃擊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展與發(fā)展理念的轉(zhuǎn)變，環(huán)保節(jié)能項目的開發(fā)利用，風(fēng)力發(fā)電也在我國的多個省市普遍開發(fā)，單機發(fā)電量達(dá)到了日產(chǎn)30000多度電的良好效益，對于荒山禿嶺糧食產(chǎn)量較低的山區(qū)，風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)將是良好的環(huán)保項目。但是由于設(shè)備的高度較高，一臺機組的風(fēng)葉半徑為30米，發(fā)電機組設(shè)置高度80米，在機組正常發(fā)電狀況下，葉片的最大運轉(zhuǎn)高度為110米，如此高的高度加上復(fù)雜的山區(qū)地形，形成了雷電侵害的最佳對象，造成了葉片及機組電器的損壞，莒縣北部山區(qū)半徑15千米范圍的175臺發(fā)電機組，自2011年至今，每年均有十幾臺發(fā)電機組遭受雷電閃擊，損失巨大，維護(hù)困難，雷電危害成了防雷發(fā)電正常運轉(zhuǎn)的一大天敵。
[0003]目前，我國對大型貨運場所、港口貨場、風(fēng)力發(fā)電機組等戶外大型設(shè)備的雷電直接閃擊防護(hù)主要有下列4種方法。
[0004]第一、落雷區(qū)中對于貨物比較集中的貨場采用接閃線(避雷線)的方式進(jìn)行直擊雷的防護(hù)；
第二、單體設(shè)備采用接閃桿(避雷針)的方式進(jìn)行直擊雷的防護(hù)。
[0005]第三、范圍相對較大并且有一定高度的設(shè)備、貨物的雷電防護(hù)，一般采用法國的ESE針進(jìn)行防護(hù)。
[0006]但是，上述的幾種雷電防護(hù)方法無法對高度110米、且大面積布設(shè)的風(fēng)力發(fā)電機組進(jìn)行直接雷擊防護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種定向閃擊防雷系統(tǒng)及誘導(dǎo)雷電定向閃擊方法，其能實現(xiàn)超高度、大面積分布的構(gòu)筑物(貨物)的雷電防護(hù)問題，且能實現(xiàn)定向閃擊。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種定向閃擊防雷系統(tǒng)，包括大氣電場檢測預(yù)警器、中央控制器與向上先導(dǎo)發(fā)射裝置。
[0009]所述大氣電場檢測預(yù)警器與中央控制器及向上先導(dǎo)發(fā)射裝置通過控制線路連接。
[0010]所述大氣電場檢測預(yù)警器用于檢測當(dāng)?shù)卮髿怆妶龅淖兓闆r，當(dāng)大氣電場的變化平緩時，發(fā)出“正常”信號；當(dāng)大氣電場變化急速且升值坡度較大時，發(fā)出“預(yù)警I ”信號；當(dāng)大氣電場升至4kV/m，發(fā)出“預(yù)警II”信號；大氣電場升至9kV/m，發(fā)出“預(yù)警III”信號；并將信號傳遞給中央控制器；
所述中央控制器用于接受所述大氣電場檢測預(yù)警器傳遞的信號，并根據(jù)信號情況，利用繼電器對向上先導(dǎo)發(fā)射裝置發(fā)出啟動信號；
所述向上先導(dǎo)發(fā)射裝置用于發(fā)射雷電向上先導(dǎo)媒介質(zhì)。
[0011]進(jìn)一步地，還包括太陽能供電模塊，用于向大氣電場檢測預(yù)警器、中央控制器與向上先導(dǎo)發(fā)射裝置供電。
[0012]進(jìn)一步地，所述大氣電場檢測預(yù)警器包括電連接的電場探頭、數(shù)據(jù)處理主機、傳感器與報警器。
[0013]進(jìn)一步地，所述中央控制器包括電連接的信號接收裝置、臨界電場分析系統(tǒng)與先導(dǎo)發(fā)射指令器。
[0014]進(jìn)一步地，所述先導(dǎo)發(fā)射裝置包括電連接的發(fā)射控制器、先導(dǎo)媒介發(fā)射器與雷電定向鐵塔。
[0015]進(jìn)一步地，所述太陽能供電模塊包括太陽能控制器以及與所述太陽能控制器的輸入連接的太陽能電池板、蓄電池，所述太陽能控制器的輸出為12V直接輸出。
[0016]本發(fā)明第二方面提供一種誘導(dǎo)雷電定向閃擊方法，基于上述的一種定向閃擊防雷系統(tǒng)，包括如下步驟:
51:將電場探頭置于開闊地帶，采集當(dāng)?shù)氐拇髿怆妶觯ㄟ^數(shù)據(jù)處理主機分析大氣電場的變化情況，并根據(jù)分析結(jié)果輸出“正常”、“預(yù)警I ”、“預(yù)警II”或“預(yù)警III”信號，同時傳感器將信號傳遞至中央控制器；
52:信號接收裝置接收處理主機發(fā)送的信號，若信號達(dá)到“預(yù)警III”，則立即啟動臨界電場分析系統(tǒng)，分析大氣電場的變化速度與升值坡度，若大氣電場達(dá)到臨界電場，發(fā)出先導(dǎo)發(fā)射啟動指令；
S3:先導(dǎo)發(fā)射裝置的發(fā)射控制器接收啟動指令，通過繼電器連接先導(dǎo)媒介發(fā)射器，先導(dǎo)媒介發(fā)射器發(fā)射脈沖高電壓，啟動先導(dǎo)發(fā)射媒介，直接進(jìn)入雷雨云電荷區(qū)，閃電沿先導(dǎo)通道準(zhǔn)確閃擊雷電定向鐵塔，并泄放雷電流，雷雨云電荷消失。
[0017]優(yōu)選地，系統(tǒng)啟動前采用紅燈與警報報警提醒。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:能夠識別大氣電場的變化情況，精確判定雷雨云的臨界電場，實現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)警及準(zhǔn)時發(fā)射；能實現(xiàn)雷電閃擊電流沿先導(dǎo)媒介泄放大地，達(dá)到了定向閃擊，避免了周邊設(shè)施雷擊可能性；實現(xiàn)了局地對流形成的雷雨云電荷一次性消失，鋒面過境形成的雷雨云前端電荷短時間內(nèi)無法進(jìn)行補充而形成再次閃擊；太陽能和蓄電池供電，高壓脈沖發(fā)生方式和低功耗設(shè)計，可以保證設(shè)備全天候運行。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明提出的定向閃擊防雷系統(tǒng)的工作原理圖；
圖2為本發(fā)明提出的定向閃擊防雷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明提出的定向閃擊防雷系統(tǒng)中太陽能供電模塊的工作原理圖；
圖4為本發(fā)明提出的誘導(dǎo)雷電定向閃擊方法的工作流程圖；
圖5為本發(fā)明提出的誘導(dǎo)雷電定向閃擊方法的程序流程圖。
[0020]圖中:11-電場探頭，12-數(shù)據(jù)處理主機，13-報警器，14-傳感器；2_中央控制器；3-向上先導(dǎo)發(fā)射裝置，31-發(fā)射控制器，32-高壓脈沖發(fā)射器，33-先導(dǎo)媒介發(fā)射器，34-雷電定向鐵塔；4_太陽能供電模塊，41-太陽能控制器，42-太陽能電池板，43-蓄電池，51-供電線路，52-控制線路。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]請參閱圖1至圖3，本發(fā)明提供一種定向閃擊防雷系統(tǒng)，包括大氣電場檢測預(yù)警器、中央控制器2、向上先導(dǎo)發(fā)射裝置3與太陽能供電模塊4。所述大氣電場檢測預(yù)警器與中央控制器2及向上先導(dǎo)發(fā)射裝置3通過控制線路52連接。
[0023]所述大氣電場檢測預(yù)警器包括電連接的電場探頭11、數(shù)據(jù)處理主機12、傳感器14與報警器13。
[0024]所述中央控制器2包括電連接的信號接收裝置(未圖示)、臨界電場分析系統(tǒng)(未圖示)與先導(dǎo)發(fā)射指令器(未圖示)。
[0025]所述向上先導(dǎo)發(fā)射裝置3包括電連接的發(fā)射控制器31、高壓脈沖發(fā)射器32、先導(dǎo)媒介發(fā)射器33與雷電定向鐵塔34。
[0026]所述太陽能供電模塊4