防雷裝置在線(xiàn)監(jiān)測(cè)原理、功能及應(yīng)用分析

（新疆石河子氣象局，石河子市，832000） 韓春光 蒲云錦

1 引言

目前，防雷領(lǐng)域大多數(shù)還采用傳統(tǒng)的防雷保護(hù)手段，產(chǎn)品單一，檢測(cè)和維護(hù)方式落后，產(chǎn)品自檢、智能化程度低。雖然安裝了很多避雷器，但是運(yùn)行狀態(tài)沒(méi)有管理手段，在外觀上無(wú)法知道器件的好壞，有些器件由于保護(hù)電路加入的關(guān)系，模塊損害后就自動(dòng)脫離，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的隱患。即便是有顯示的，也需要到現(xiàn)場(chǎng)查看，影響保護(hù)的實(shí)時(shí)性。另外，由于現(xiàn)代生產(chǎn)規(guī)模大，大型防雷系統(tǒng)安裝產(chǎn)品數(shù)量多、設(shè)備分布廣、維護(hù)不便、采集數(shù)據(jù)困難等諸多因素的影響，導(dǎo)致很多防雷模塊失效后，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給防雷工作帶來(lái)安全隱患。

防雷裝置在線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)避雷器件的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)接地電阻、全電流、容性電流、阻性電流、漏電流、雷擊等相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)，掌握當(dāng)?shù)乩纂姙?zāi)害及防雷設(shè)備狀況，確保生產(chǎn)系統(tǒng)安全運(yùn)行；改變了過(guò)去防雷數(shù)據(jù)沒(méi)有全面的記錄和統(tǒng)計(jì)，無(wú)法科學(xué)管理和科學(xué)設(shè)計(jì)的局面，使今后的防雷設(shè)計(jì)更加具有科學(xué)性和針對(duì)性。

2 工作原理

防雷裝置在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用情況和工作原理：防雷裝置在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是負(fù)責(zé)接收防雷模塊監(jiān)測(cè)儀和接地電阻監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送至現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 防雷裝置在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

如圖1所示，主機(jī)（上位機(jī)）系統(tǒng)；防雷模塊監(jiān)測(cè)儀是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)浪涌保護(hù)器因雷擊電磁脈沖造成的劣化程度，為檢測(cè)避雷器裝置的性能提供了可靠的依據(jù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀；接地電阻監(jiān)測(cè)儀是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接地電阻值的大小，通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀。

3 系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)行

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀包括遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器、雷電數(shù)據(jù)采集模塊、供電采集電路、接地判斷電路、避雷器模塊監(jiān)測(cè)電路、開(kāi)關(guān)電源電路、片外存儲(chǔ)器電路、指示燈電路、溫度采集電路、時(shí)鐘電路、U盤(pán)數(shù)據(jù)采集電路、按鍵電路、通信電路、通信電路及液晶顯示電路；其中主控制器采用高速、抗干擾強(qiáng)、功能齊全、存儲(chǔ)容量大的微控制器，雷電數(shù)據(jù)采集電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，將采集到的雷電流數(shù)據(jù)通過(guò)總線(xiàn)送入到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器中進(jìn)行處理；供電采集電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，將交流電經(jīng)過(guò)整流后送入遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行處理；接地判斷電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，通過(guò)光耦合三極管組成的隔離比較電路送到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器中進(jìn)行處理；避雷器模塊監(jiān)測(cè)電路與主控制器連接，將避雷器模塊的狀態(tài)信號(hào)通過(guò)光耦隔離，送入到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器中進(jìn)行處理；片外存儲(chǔ)器電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，將系統(tǒng)初始化的數(shù)據(jù)和雷電流的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，防止數(shù)據(jù)掉電丟失；指示燈電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器、開(kāi)關(guān)電源連接；溫度采集電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，采集周?chē)鷾囟?，通過(guò)總線(xiàn)將數(shù)據(jù)送入到主控制器中；時(shí)鐘電路與主控制器連接，U盤(pán)數(shù)據(jù)采集電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，是通過(guò)U盤(pán)采集記錄儀當(dāng)前的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；按鍵電路與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄儀的主控制器連接，是通過(guò)各個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制記錄儀的工作和顯示；通信電路與現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)（上位機(jī)）系統(tǒng)、避雷器信息監(jiān)測(cè)記錄儀、接地電阻監(jiān)測(cè)記錄儀進(jìn)行通信；液晶顯示電路是記錄儀前面板顯示；開(kāi)關(guān)電源模塊是將供電的交流電轉(zhuǎn)換為多路直流電壓給系統(tǒng)供電。

防雷模塊監(jiān)測(cè)儀中的通信電路有多種，無(wú)線(xiàn)方式可以選擇RF無(wú)線(xiàn)模塊或者帶有無(wú)線(xiàn)路由的ZigBee無(wú)線(xiàn)模塊；有線(xiàn)方式可以選擇電力載波或者RS485總線(xiàn)方式；通信協(xié)議采用ModBus工業(yè)總線(xiàn)協(xié)議；接地電阻監(jiān)測(cè)儀包括接地電阻監(jiān)測(cè)儀的主控制器、接地電阻采集電路、繼電器開(kāi)關(guān)切換電路、指示燈電路、電源電路及通信模塊；其中接地電阻采集電路與接地電阻監(jiān)測(cè)儀的主控制器連接，負(fù)責(zé)采集當(dāng)前接地回路的電阻值，送入到接地電阻監(jiān)測(cè)儀的主控制器中進(jìn)行處理。

4 實(shí)現(xiàn)功能

可實(shí)現(xiàn)對(duì)避雷器件的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)接地電阻、避雷器全電流、容性電流、阻性電流、漏電流、雷擊等相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)，掌握當(dāng)?shù)乩纂姙?zāi)害及防雷設(shè)備狀況，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行；主要實(shí)現(xiàn)功能有：

（1）監(jiān)測(cè)并記錄作用于電涌保護(hù)箱的雷擊電流或由浪涌電壓引起的浪涌電流；

（2）在線(xiàn)監(jiān)測(cè)避雷器工作狀態(tài)（全電流、容性電流、阻性電流和功耗等）；

（3）U盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

（4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多相線(xiàn)SPD漏電流大??；

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接地電阻值的大??；

（6）通過(guò)有限或無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備將信息傳至監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

5 實(shí)際應(yīng)用案例及分析

以?xún)?nèi)蒙古巴彥淖爾電業(yè)局110KV南郊變電站某避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例,避雷器持續(xù)運(yùn)行電流由呈線(xiàn)性的容性分量和呈非線(xiàn)性的阻性分量構(gòu)成，全電流、阻性電流可以在一定程度上反映避雷器運(yùn)行狀態(tài)，全電流的變化可以反映避雷器受潮、瓷件外表面嚴(yán)重污穢、內(nèi)部元件接觸不良和閥片嚴(yán)重老化;而阻性電流的變化對(duì)閥片初期老化亦能反映靈敏，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)避雷器全電流的變化可以基本反映避雷器的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，并處理缺陷，切斷事故發(fā)生的隱患點(diǎn)。

表1為2017年9月和2018年2月避雷器全電流、容性電流、阻性電流和功耗。2017年9月在線(xiàn)監(jiān)測(cè)到避雷器C相全電流、容性電流、阻性電流和功耗均比A相和B相偏大較多，說(shuō)明避雷器存在問(wèn)題，拆下進(jìn)一步測(cè)量性能確認(rèn)此避雷器受潮老化，更換后在線(xiàn)監(jiān)測(cè)工作參數(shù)一切正常。2018年2月復(fù)查此避雷器工作參數(shù)如表1，避雷器工作正常。

表1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)故障避雷器和正常避雷器工作參數(shù)

6 總結(jié)和展望

（1）防雷遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備改變了過(guò)去防雷數(shù)據(jù)沒(méi)有全面的記錄和統(tǒng)計(jì)，無(wú)法科學(xué)管理和科學(xué)設(shè)計(jì)的局面，使今后的防雷設(shè)計(jì)更加具有科學(xué)性和針對(duì)性。

（2）防雷遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，能取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（3）防雷遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)接地電阻、漏電流、全電流、容性電流、阻性電流、雷擊等相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)，掌握當(dāng)?shù)乩纂姙?zāi)害及防雷設(shè)備狀況，確?？蛻?hù)生產(chǎn)系統(tǒng)安全運(yùn)行。