麥友發(fā)

廣東電網(wǎng)有限責任公司珠海供電局 519000

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

關(guān)鍵詞：電力；遠程抄表系統(tǒng)；雷電防護；實踐和應用

引言

隨著電力系統(tǒng)改革的深入和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，我國電力系統(tǒng)的建設(shè)已取得了巨大的進步，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，帶來日益嚴重的內(nèi)部浪涌問題。我們將其歸結(jié)為瞬態(tài)過電壓（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。有時即便是很窄的過電壓沖擊也會造成設(shè)備的電源或全部損壞。瞬態(tài)過電壓（TVS）破壞作用就是這樣。特別是對一些敏感的微電子設(shè)備，有時很小的浪涌沖擊就可能造成致命的損壞。

一、電力遠程抄表系統(tǒng)概述

1、系統(tǒng)概述

集中抄表系統(tǒng)是指由主站通過傳輸媒體（無線、有線、電力線載波等信道或IC卡等介質(zhì)）將多個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)可通過信道遠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算機。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)由復費率電表通過RS485、RS232傳到電表集中器，電表集中器通過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，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。

2、遠程抄表系統(tǒng)防雷保護

標準包括浪涌保護、跨接和接地3部分。浪涌保護器（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的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內(nèi)導通分流，從而避免浪涌對回路中GPRS設(shè)備和流量計的損害。遠程抄表系統(tǒng)上有電源線路SPD和信號線路SPD兩種，電源線路SPD接在開關(guān)電源交流側(cè)或開關(guān)電源直流側(cè)，信號線路SPD接在流量計RS485信號線上。

二、遠程抄表系統(tǒng)防雷措施和實踐

目前市場上電涌保護器都需要在有接地條件的前提下，進行保護后端的設(shè)備。根據(jù)眾多的現(xiàn)場情況做接地很困難，有的地方并不能做接地，所以對于這樣的電涌保護器，很難運用現(xiàn)有電涌保護器而導致設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊損壞。通過近一年多在國網(wǎng)華東片區(qū)部分電表采集器進行線間防雷的試點。針對無法做接地的情況下，開發(fā)等無需接地的電涌保護器：線間放電二合一電涌保護器（220V電源和485信號），極間放電安裝調(diào)試；通過近一年多的觀察，測試效果良好，被做試點的電表采集器均無遭受雷擊，這證明線間保護防雷器應用針對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是對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電源電涌保器，以達到消除瞬態(tài)過電壓的目的。該處使用的電源防浪涌保護器要求的最大通流量為10KA，要求的限制電壓應小于1500V。如果有信號入口的，那也應該在信號線入口處安裝相應的信號防雷器。

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

通過近一年多的觀察，測試效果良好，被做試點的電表采集器均無遭受雷擊，線間浪涌防雷器應用針對于很小浪涌沖擊造成的雷擊損壞效果比較好。證明線間保護防雷器應用是可行的。

三、項目技術(shù)具體方案及應用效果

1、分析所在地雷電情況：

根據(jù)全國雷暴日數(shù)，歸屬于強雷區(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)雷暴日等級應根據(jù)年平均雷暴日數(shù)劃分。

1.2地區(qū)雷暴日等級宜劃分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強雷區(qū)，應符合下列規(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40天的地區(qū)；

3 高雷區(qū)：年平均雷暴日大于 40天，不超過60天的地區(qū)；

4 強雷區(qū)：年平均雷暴日超過 60天以上的地區(qū)。

2、綜合分析：

a）分析對應地方雷爆日情區(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)電表損壞的數(shù)量以及次數(shù)，我們得出雷擊流是通過電源線入侵到單相電能表上；同時根據(jù)雷電特性（當電源線有雷擊流通過時，就會產(chǎn)生很強磁場，感應到附近電線或信號線，并在附近電線或信號線產(chǎn)品二次感應雷電流）

c）通信信號易遭雷擊損壞原因，根據(jù)RS485通信標準定義，RS485信號線最大電壓不會正負12V，通信時實測<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、對應的解決方案：

a）在電能表電源線進線端安裝電源防雷器

主要防止從電源線進來雷電流直接進入單相電能表，裝上防雷器以后，會將大部分雷電流通過防雷器流到地線上，降低雷電流的電壓與電流，從而保護了電能表。

b）在RS485通信線處安裝信號防雷器

信號線與電源的距離受到產(chǎn)品及安裝的條件限制，當雷電從電源線進來時，肯定會感應到信號線上，所以我們要安裝專門用于485信號的防雷器對電能表進行保護

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

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

4、防雷措施應用效果：

1、防止由于雷擊或操作引起過電壓對電能表和采集器的損害。

2、主要達到的技術(shù)指標和功能

序號 指標名稱 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)信號合

為一體方便安裝和檢查。

四、結(jié)語

遠程抄表系統(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供電系統(tǒng)和計量表計的危害，確保用戶正常用電。減少供電系統(tǒng)的維護，排查等人力，物力的損失。