電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)如何進(jìn)行雷電防護(hù)

麥友發(fā)

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局 519000

摘要：隨著計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的日益提高，我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化已經(jīng)深入到配電、用電領(lǐng)域，如何實(shí)現(xiàn)電力用戶及居民用戶的電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)雷電防護(hù)問(wèn)題已引起業(yè)內(nèi)人士的日益關(guān)注。針對(duì)實(shí)踐和應(yīng)用中遇到的若干問(wèn)題，提出了采用無(wú)線、有線、電力線載波等信道或IC卡等介質(zhì)將多個(gè)電能表電能量的記錄值（窗口值）的信息集中抄讀的系統(tǒng)，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)上有電源線路SPD和信號(hào)線路SPD兩種，電源線路SPD接在開(kāi)關(guān)電源交流側(cè)或開(kāi)關(guān)電源直流側(cè)，信號(hào)線路SPD接在流量計(jì)RS485信號(hào)線上。從而解決了抄表系統(tǒng)雷電防護(hù)在通信及數(shù)據(jù)處理方面的難題。

關(guān)鍵詞：電力；遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)；雷電防護(hù)；實(shí)踐和應(yīng)用

引言

隨著電力系統(tǒng)改革的深入和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)的建設(shè)已取得了巨大的進(jìn)步，供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大容量設(shè)備和變頻設(shè)備等的使用，帶來(lái)日益嚴(yán)重的內(nèi)部浪涌問(wèn)題。我們將其歸結(jié)為瞬態(tài)過(guò)電壓（TVS）的影響。任何用電設(shè)備都存在供電電源電壓的允許范圍。有時(shí)即便是很窄的過(guò)電壓沖擊也會(huì)造成設(shè)備的電源或全部損壞。瞬態(tài)過(guò)電壓（TVS）破壞作用就是這樣。特別是對(duì)一些敏感的微電子設(shè)備，有時(shí)很小的浪涌沖擊就可能造成致命的損壞。

一、電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)概述

1、系統(tǒng)概述

集中抄表系統(tǒng)是指由主站通過(guò)傳輸媒體（無(wú)線、有線、電力線載波等信道或IC卡等介質(zhì)）將多個(gè)電能表電能量的記錄值（窗口值）的信息集中抄讀的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由采集用戶電能表電能量信息的采集終端（或采集模塊）、集中器、信道和主站等設(shè)備組成。集中器數(shù)據(jù)可通過(guò)信道遠(yuǎn)距離傳送到主站或經(jīng)IC卡等介質(zhì)集中抄收后輸入到主站計(jì)算機(jī)。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過(guò)RS485、RS232傳到電表集中器，電表集中器通過(guò)RS232、RS485、以太網(wǎng)、電話線等透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)協(xié)議封裝后發(fā)送到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。

2、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)防雷保護(hù)

標(biāo)準(zhǔn)包括浪涌保護(hù)、跨接和接地3部分。浪涌保護(hù)器（SPD）也叫防雷器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中GPRS設(shè)備和流量計(jì)的損害。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)上有電源線路SPD和信號(hào)線路SPD兩種，電源線路SPD接在開(kāi)關(guān)電源交流側(cè)或開(kāi)關(guān)電源直流側(cè)，信號(hào)線路SPD接在流量計(jì)RS485信號(hào)線上。

二、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)防雷措施和實(shí)踐

目前市場(chǎng)上電涌保護(hù)器都需要在有接地條件的前提下，進(jìn)行保護(hù)后端的設(shè)備。根據(jù)眾多的現(xiàn)場(chǎng)情況做接地很困難，有的地方并不能做接地，所以對(duì)于這樣的電涌保護(hù)器，很難運(yùn)用現(xiàn)有電涌保護(hù)器而導(dǎo)致設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊損壞。通過(guò)近一年多在國(guó)網(wǎng)華東片區(qū)部分電表采集器進(jìn)行線間防雷的試點(diǎn)。針對(duì)無(wú)法做接地的情況下，開(kāi)發(fā)等無(wú)需接地的電涌保護(hù)器：線間放電二合一電涌保護(hù)器（220V電源和485信號(hào)），極間放電安裝調(diào)試；通過(guò)近一年多的觀察，測(cè)試效果良好，被做試點(diǎn)的電表采集器均無(wú)遭受雷擊，這證明線間保護(hù)防雷器應(yīng)用針對(duì)于很小浪涌沖擊造成的雷擊損壞效果比較好。所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制?？稍谟秒娫O(shè)備內(nèi)部電源部分使用一個(gè)電源電涌保器，以達(dá)到消除瞬態(tài)過(guò)電壓的目的。該處使用的電源防浪涌保護(hù)器要求的最大通流量為10KA，要求的限制電壓應(yīng)小于1500V。如果有信號(hào)入口的，那也應(yīng)該在信號(hào)線入口處安裝相應(yīng)的信號(hào)防雷器。

通過(guò)研究，在接地不好的情況下，必須做好屏蔽，同時(shí)在設(shè)備入口處的線路間安裝線間保護(hù)防雷器，使得設(shè)備線間達(dá)到等電位，消除線路間雷擊或操作感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓，這樣可以很好的起到一定的防雷效果。

通過(guò)近一年多的觀察，測(cè)試效果良好，被做試點(diǎn)的電表采集器均無(wú)遭受雷擊，線間浪涌防雷器應(yīng)用針對(duì)于很小浪涌沖擊造成的雷擊損壞效果比較好。證明線間保護(hù)防雷器應(yīng)用是可行的。

三、項(xiàng)目技術(shù)具體方案及應(yīng)用效果

1、分析所在地雷電情況：

根據(jù)全國(guó)雷暴日數(shù)，歸屬于強(qiáng)雷區(qū)域范圍

參考《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》：

1.1地區(qū)雷暴日等級(jí)應(yīng)根據(jù)年平均雷暴日數(shù)劃分。

1.2地區(qū)雷暴日等級(jí)宜劃分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 少雷區(qū)：年平均雷暴日在20天及以下的地區(qū)；

2 多雷區(qū)：年平均雷暴日大于20天，不超過(guò)40天的地區(qū)；

3 高雷區(qū)：年平均雷暴日大于 40天，不超過(guò)60天的地區(qū)；

4 強(qiáng)雷區(qū)：年平均雷暴日超過(guò) 60天以上的地區(qū)。

2、綜合分析：

a）分析對(duì)應(yīng)地方雷爆日情區(qū)，并電能表裝至戶外，所以單相電能表極易遭雷擊損壞。

b）雷擊入侵路徑分析，根據(jù)電表?yè)p壞的數(shù)量以及次數(shù)，我們得出雷擊流是通過(guò)電源線入侵到單相電能表上；同時(shí)根據(jù)雷電特性（當(dāng)電源線有雷擊流通過(guò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)磁場(chǎng)，感應(yīng)到附近電線或信號(hào)線，并在附近電線或信號(hào)線產(chǎn)品二次感應(yīng)雷電流）

c）通信信號(hào)易遭雷擊損壞原因，根據(jù)RS485通信標(biāo)準(zhǔn)定義，RS485信號(hào)線最大電壓不會(huì)正負(fù)12V，通信時(shí)實(shí)測(cè)<1.0V，屬于低壓范圍，通信芯片的電壓是直流5V直流電壓，這些特性決定通信方面更容易遭雷擊損壞。

3、對(duì)應(yīng)的解決方案：

a）在電能表電源線進(jìn)線端安裝電源防雷器

主要防止從電源線進(jìn)來(lái)雷電流直接進(jìn)入單相電能表，裝上防雷器以后，會(huì)將大部分雷電流通過(guò)防雷器流到地線上，降低雷電流的電壓與電流，從而保護(hù)了電能表。

b）在RS485通信線處安裝信號(hào)防雷器

信號(hào)線與電源的距離受到產(chǎn)品及安裝的條件限制，當(dāng)雷電從電源線進(jìn)來(lái)時(shí)，肯定會(huì)感應(yīng)到信號(hào)線上，所以我們要安裝專門用于485信號(hào)的防雷器對(duì)電能表進(jìn)行保護(hù)

c）電源線與485通信線盡量分開(kāi)走線，并保持一定距離，距離越大，感應(yīng)的雷電流越小。

d）為了更有效的保護(hù)設(shè)備，在發(fā)射機(jī)總機(jī)處做好接地，并將485通信線上的屏蔽線與地線牢固連接。

4、防雷措施應(yīng)用效果：

1、防止由于雷擊或操作引起過(guò)電壓對(duì)電能表和采集器的損害。

2、主要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和功能

序號(hào) 指標(biāo)名稱 數(shù)值（量） 備注

1

2 電源：Uc

In

Imax

Up

Ures（2.5kA）

數(shù)據(jù)：Un

Uc

In

Up

Vs 320

5kA

10kA

<1.2kV

<1.0kV

12V

18V

2.5kA

<80V

2M 電源和數(shù)據(jù)信號(hào)合

為一體方便安裝和檢查。

四、結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由于增加了電表接入和電源接入等環(huán)節(jié)，在電源環(huán)節(jié)和485信號(hào)源環(huán)節(jié)采用有效的防雷措施，可以有效地減少雷擊事故對(duì)供電系統(tǒng)和計(jì)量表計(jì)的危害，確保用戶正常用電。減少供電系統(tǒng)的維護(hù)，排查等人力，物力的損失。