盧山

文章編號：2095-6835（2016）07-0091-02

摘 要：防雷系統(tǒng)的性能直接影響著通信系統(tǒng)的運行安全。目前，通信臺站采用的防雷措施已經(jīng)不能實時監(jiān)測其狀態(tài)，因此，相關(guān)單位考慮利用傳感器實時監(jiān)測避雷器的泄漏電流、雷擊次數(shù)、地網(wǎng)接地電阻、電涌保護器狀態(tài)等多個參數(shù)信息，并通過IP傳送到監(jiān)測中心的后臺計算機管理系統(tǒng)中集中管理。后臺管理系統(tǒng)可以調(diào)試、修改報警閾值，如果某組參數(shù)超出設(shè)定報警閾值，它會自動預警，讓運行人員及時掌握相關(guān)信息，將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：防雷設(shè)施；監(jiān)測系統(tǒng)；通信臺站；雷電

中圖分類號：TM862+.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.091

雷電是自然界中電磁干擾最強的一種放電現(xiàn)象，如果不采取可靠的防雷措施，必然會對各類設(shè)備，特別是電子設(shè)備造成極大的干擾，導致其被損壞。目前，普遍采用雷電計數(shù)器、接地電阻測試儀、防雷保護器等手段檢測雷擊情況。隨著使用環(huán)境的變化，設(shè)備受到了不同程度的腐蝕，避雷器自然老化，雷電對防雷設(shè)施也會造成一定的沖擊，使得防雷設(shè)施的性能劣化。因此，實時掌握防雷設(shè)施的運行情況，監(jiān)測其關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障是非常重要的?，F(xiàn)階段，對這些防雷設(shè)施性能的檢測主要依賴人工，并且經(jīng)常是故障發(fā)生后才會被發(fā)現(xiàn)，但設(shè)備已經(jīng)嚴重損毀。避雷器故障屬于隱形故障，故障點不易直接觀察，當有多個避雷器時，還要消耗大量的人力、物力尋找故障點。因此，研制一套依托于網(wǎng)絡(luò)的實時防雷監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能確保電子設(shè)備、人員和建筑物的安全，還能最大限度地預防和減輕雷電對電子設(shè)備造成的干擾。

1 防雷系統(tǒng)設(shè)計思路

避雷器的日常維護大多采用的是定期巡檢的方式，但是，防雷系統(tǒng)的老化問題是無法通過巡檢發(fā)現(xiàn)的，即使檢查時避雷器合格，但它也可能處于性能劣化的邊緣，可能會因為保護特性下降而被雷電擊穿。因此，為了切實保障防雷系統(tǒng)的運行安全，對其進行實時監(jiān)測更為穩(wěn)妥。

在監(jiān)測避雷器的過程中，常使用避雷器漏電流和動作記錄器（計數(shù)器），但是，避雷器漏電流和動作記錄器不能實現(xiàn)分級報警和數(shù)據(jù)傳輸，存在時效性差的問題，往往不能及時發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患。要想徹底解決其中存在的問題，并及時掌握避雷器的運行狀態(tài)，讓監(jiān)測中心值班人員能夠有效監(jiān)測防雷設(shè)備的運行情況，就必須要采用“在線、實時、遠傳、智能、可靠”的監(jiān)測方式。

本文研究的系統(tǒng)主要用于實時監(jiān)測避雷器的泄漏電流，地網(wǎng)阻值，放電動作的日期、時間和放電動作累計次數(shù)。電流檢測是用單匝一次穿芯電流傳感器實現(xiàn)全隔離取樣，并采用先進的微處理器技術(shù)和獨有的瞬態(tài)參數(shù)測試技術(shù)進行線性化處理、計算，并采用IP方式實現(xiàn)對測量結(jié)果的數(shù)字傳輸。該系統(tǒng)具有極高的可靠性和安全性，而且價格相對低廉，可以安裝到每組避雷器中完成實時檢測，無需運維人員到現(xiàn)場抄錄避雷器的運行狀況。同時，監(jiān)測中心后臺管理系統(tǒng)可以修改報警閾值，如果超出設(shè)定值，就會自動報警，彈出該組避雷器的信息，并進入預警狀態(tài)，讓運維人員能夠及時掌握相關(guān)信息，提前處理事故隱患。

2 系統(tǒng)的主要功能

該系統(tǒng)主要是實時監(jiān)測避雷器的泄漏電流、雷擊記錄、電涌保護器的狀態(tài)和地網(wǎng)接地電阻，用終端軟件實時分析，并對故障進行預警。避雷器的泄漏電流、雷擊次數(shù)是評價避雷器性能的重要參數(shù)。當避雷器性能劣化時，泄漏電流會逐漸變化。避雷器可承受的直擊雷次數(shù)是一定的，遭受雷擊的次數(shù)越多，性能就越差，因此，監(jiān)測泄漏電流和雷擊記錄信息可以很好地掌握避雷器的性能。地網(wǎng)是保護機房不受雷擊的一種重要設(shè)施，機房可以按照不同的等級設(shè)置接地電阻值——地網(wǎng)接地阻值升高，機房遭受雷擊的概率就會升高。電涌保護器遭雷擊發(fā)生故障后會自動發(fā)出報警的聲音，但是，如果電源機房離值班人員比較遠時就不易察覺，所以，要將其納入可監(jiān)控范圍，在值班臺位實時監(jiān)測其狀態(tài)，進而為相關(guān)工作提供幫助。

3 技術(shù)途徑

防雷系統(tǒng)主要包括傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和監(jiān)控服務(wù)器。其設(shè)計主要是將現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品作為傳感器，用研制出的信息采集處理系統(tǒng)將各項數(shù)據(jù)采集起來，將信息采集系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)作為防雷信息采集節(jié)點，以供監(jiān)控服務(wù)器查詢使用，通過IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

數(shù)據(jù)采集傳感器包括避雷器的泄漏電流、雷擊計數(shù)器、電涌保護器探測傳感器和地阻測試儀；信息采集處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)傳輸單元；傳輸網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)線、光纜和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；顯示終端包括監(jiān)控服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理軟件等。

3.1 數(shù)據(jù)采集處理設(shè)計

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是設(shè)計的核心，它主要完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳遞2項工作。利用該系統(tǒng)可以查詢各傳感器的狀態(tài)，將獲得的數(shù)據(jù)處理后封裝為IP包實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳遞。

數(shù)據(jù)采集單元和接地電阻測試儀之間的接口為RS232串口，利用它，處理器數(shù)據(jù)總線與雷擊計數(shù)器、浪涌保護器可以實現(xiàn)通信。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的核心器件是微處理器。

3.2 網(wǎng)絡(luò)功能程序設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)處理芯片的型號為ENC28J60，它是用SPI接口與處理器通信。處理器內(nèi)需完成HTTP協(xié)議、TCP/IP協(xié)議和ICMP協(xié)議的初始化工作，而設(shè)計程序采用主機/服務(wù)器模式。

3.3 服務(wù)器程序設(shè)計

服務(wù)器端的軟件編程是其中另外一項重要工作。PC端程序設(shè)計利用VC++平臺，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)查詢和存儲功能，并在泄漏電流超過閾值、地阻值過高、雷擊次數(shù)增加和浪涌保護器失效等情況下發(fā)出告警。另外，積累的監(jiān)測信息還可以用于雷電統(tǒng)計分析、防雷系統(tǒng)性能的比較和分析等工作中。

3.4 系統(tǒng)達到的技術(shù)指標

直擊雷計數(shù)電流≥1 000 A，計數(shù)為0000～9999，并對應記錄時間。當電源電涌保護器失效時，系統(tǒng)會報警；當漏電流≥20 μA時，會發(fā)出劣化顯示；當?shù)鼐W(wǎng)接地電阻達到預設(shè)阻值時，會彈出提示并報警。

4 結(jié)束語

本文研究的系統(tǒng)主要用于實時監(jiān)測避雷器泄漏電流，地電阻值，放電動作的日期、時間和放電動作的累計次數(shù)。它可以幫助運行維護人員隨時掌握防雷設(shè)施的運行狀況，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患，有效避免雷擊造成的各種損失。

綜上所述，該系統(tǒng)可被廣泛應用于通信臺站和器材倉庫，尤其是可被用于大型通信臺站防雷系統(tǒng)的實時監(jiān)測和一些無人值守臺站防雷系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測等工作中。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕