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

        2018-10-27 03:25:48新疆石河子氣象局石河子市832000韓春光蒲云錦
        石河子科技 2018年4期
        關(guān)鍵詞:阻性記錄儀監(jiān)測(cè)儀

        (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)沒有管理手段,在外觀上無法知道器件的好壞,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),給防雷工作帶來安全隱患。

        防雷裝置在線遠(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;改變了過去防雷數(shù)據(jù)沒有全面的記錄和統(tǒng)計(jì),無法科學(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

        防雷裝置在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用情況和工作原理:防雷裝置在線監(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),通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送至現(xiàn)場(chǎng)。

        圖1 防雷裝置在線監(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),通過無線或有線網(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,通過無線或有線網(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)通過總線送入到遠(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,采集周圍溫度,通過總線將數(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U盤采集記錄儀當(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,是通過各個(gè)開關(guān)來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,無線方式可以選擇RF無線模塊或者帶有無線路由的ZigBee無線模塊;有線方式可以選擇電力載波或者RS485總線方式;通信協(xié)議采用ModBus工業(yè)總線協(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盤進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;

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

        (5)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接地電阻值的大?。?/p>

        (6)通過有限或無線通信設(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

        以內(nèi)蒙古巴彥淖爾電業(yè)局110KV南郊變電站某避雷器在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例,避雷器持續(xù)運(yùn)行電流由呈線性的容性分量和呈非線性的阻性分量構(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,說明避雷器存在問題,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)程在線監(jiān)測(cè)設(shè)備改變了過去防雷數(shù)據(jù)沒有全面的記錄和統(tǒng)計(jì),無法科學(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)程在線監(jiān)測(cè)設(shè)備是未來發(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??蛻羯a(chǎn)系統(tǒng)安全運(yùn)行。

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