[实用新型]基于隧道磁阻效应的雷击风机雷电流测量装置

说明书

一种基于隧道磁阻效应的雷击风机雷电流测量装置，可解决现有技术对雷电流进行测量时误差大且安装不方便的技术问题。包括前端测量模块、信号传输模块及信号接收处理模块，前端测量装置采用三维测量探头，信号传输模块包括AD放大模块；AD放大模块设置在电磁屏蔽盒中；三维测量探头与AD放大模块的输入端通过屏蔽电缆连接；AD放大模块的输出端通过采集卡与电光转换器连接；本实用新型通过将测量装置安装在风机塔筒壁上，测量装置探头传感到雷电流产生的瞬态磁场信号，并将其信号处理后通过光纤传输到PC端进行数据接收读取，通过标定计算还原得到雷电流波形，精度可靠性高，装置安装方便，成本低，体积小。

技术领域

本实用新型涉及电流测量技术领域，具体涉及一种基于隧道磁阻效应的雷击风机雷电流测量装置。

背景技术

风力发电因其清洁无污染、可永续利用等优点在近数十年得到蓬勃发展,这种快速发展也伴随着日益严重的雷电灾害威胁。特别是目前伴随着风电机组单机容量的提升，风机整体高度的增加，使其自身的引雷能力大大提高，此时携带巨大能量的雷电流将在风电机组塔筒内部产生瞬态变化的电磁场，可能会对电力,信号线路和电子控制系统内产生电磁干扰进而威胁到风电机组的安全稳定运行。因此对雷电流参数的测量对风电机组的安全稳定运行，探讨防雷对策，提高防雷设备性能具有十分重要的意义。

在雷电流参数测量方面，目前国内外主要有以下一些方法：磁钢棒法,磁带，和罗氏线圈法。磁钢棒法最早在我国得到广泛应用，虽然在实际应用中获得了大量的雷电测量数据，但是在这种测量方法测量误差大，不能重复记录，而且安装读数十分不便。后来又发展提出磁带法，虽然较磁钢棒法在测量精度稳定性等方面有了明显的改善，但同磁钢棒法一样，仍不能实现对雷电流波形的测量。罗氏线圈法能够较为准确测量雷电流的波形与幅值，且测量精度高，抗干扰能力强，但是测量时必须将被测导体穿过线圈中心进行测量，如在日本东京天空树塔的雷电流测量时，就使用了罗氏线圈进行测量，将两个巨大的罗氏线圈套在东京天空树塔上，一个用于测高频雷电流信号，一个用于测量低频雷电流信号，这就使在测量安装过程极为不便。而现如今应用在风机塔筒的雷击电流的测量也主要为罗氏线圈，不仅安装不便，并且成本十分昂贵。

实用新型内容

本实用新型提出的一种基于隧道磁阻效应的雷击风机雷电流测量装置，可解决现有技术对雷电流进行测量时误差大且安装不方便的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种基于隧道磁阻效应的雷击风机雷电流测量装置，包括：

采用前端测量装置和信号接收处理端，将前端测量装置安装在风机塔筒的筒壁上，用来测量雷击风机时的雷电流产生的瞬态磁场的幅值，陡度，极性，并将测量的信号通过光电转换传输到后端信号接收处理端进行读取记录，通过标定计算得到实际雷电流的大小。

具体包括三只相同的高频隧道磁阻传感器构成的传感器探头，信号处理模块包括AD放大模块，电源模块，电磁屏蔽盒；其中，

三维传感器探头是采用两个垂直放置的PCB板，并将三个传感器芯片两两垂直焊接在板子上，两个板子通过四个信号接口固定，同时四个接口将一个传感器的输出与供电转接到其他两个传感器所在的板子上，优化了测量装置的布局。三只相同的高频隧道磁阻传感器构成的传感器探头，每个传感器的尺寸为5mm*5mm*1.5mm,传感器电路采用四个非屏蔽高灵敏度隧道磁阻元件组成惠斯通电桥，惠斯通全桥电路提供差分电压输出。将三个传感器分别固定在探头的三个侧面上，每只传感器的敏感轴互相垂直，可以感受由雷电流产生的不同方向的瞬态磁场强度，且三个传感器构成空间位置小于6mm*6mm*6mm。

其中，采用惠斯通全桥电路差分电压输出，可以识别小信号输出，精确处理小信号，并且可以大大降低外部电磁干扰，保证每只磁场传感器敏感轴互相垂直，这样可以使得传感器探头实现全向传感的功能。且探头尺寸小，保证探测到的是一个单点的磁场，测量精度更高。