通信臺(tái)站防雷設(shè)施實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

盧山

文章編號(hào)：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(yùn)行安全。目前，通信臺(tái)站采用的防雷措施已經(jīng)不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其狀態(tài)，因此，相關(guān)單位考慮利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器的泄漏電流、雷擊次數(shù)、地網(wǎng)接地電阻、電涌保護(hù)器狀態(tài)等多個(gè)參數(shù)信息，并通過(guò)IP傳送到監(jiān)測(cè)中心的后臺(tái)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中集中管理。后臺(tái)管理系統(tǒng)可以調(diào)試、修改報(bào)警閾值，如果某組參數(shù)超出設(shè)定報(bào)警閾值，它會(huì)自動(dòng)預(yù)警，讓運(yùn)行人員及時(shí)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(cè)系統(tǒng)；通信臺(tái)站；雷電

中圖分類號(hào)：TM862+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.091

雷電是自然界中電磁干擾最強(qiáng)的一種放電現(xiàn)象，如果不采取可靠的防雷措施，必然會(huì)對(duì)各類設(shè)備，特別是電子設(shè)備造成極大的干擾，導(dǎo)致其被損壞。目前，普遍采用雷電計(jì)數(shù)器、接地電阻測(cè)試儀、防雷保護(hù)器等手段檢測(cè)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(duì)防雷設(shè)施也會(huì)造成一定的沖擊，使得防雷設(shè)施的性能劣化。因此，實(shí)時(shí)掌握防雷設(shè)施的運(yùn)行情況，監(jiān)測(cè)其關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障是非常重要的。現(xiàn)階段，對(duì)這些防雷設(shè)施性能的檢測(cè)主要依賴人工，并且經(jīng)常是故障發(fā)生后才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，但設(shè)備已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p毀。避雷器故障屬于隱形故障，故障點(diǎn)不易直接觀察，當(dāng)有多個(gè)避雷器時(shí)，還要消耗大量的人力、物力尋找故障點(diǎn)。因此，研制一套依托于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)防雷監(jiān)測(cè)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(yù)防和減輕雷電對(duì)電子設(shè)備造成的干擾。

1 防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

避雷器的日常維護(hù)大多采用的是定期巡檢的方式，但是，防雷系統(tǒng)的老化問(wèn)題是無(wú)法通過(guò)巡檢發(fā)現(xiàn)的，即使檢查時(shí)避雷器合格，但它也可能處于性能劣化的邊緣，可能會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)特性下降而被雷電擊穿。因此，為了切實(shí)保障防雷系統(tǒng)的運(yùn)行安全，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)更為穩(wěn)妥。

在監(jiān)測(cè)避雷器的過(guò)程中，常使用避雷器漏電流和動(dòng)作記錄器（計(jì)數(shù)器），但是，避雷器漏電流和動(dòng)作記錄器不能實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警和數(shù)據(jù)傳輸，存在時(shí)效性差的問(wèn)題，往往不能及時(shí)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(wèn)題，并及時(shí)掌握避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，讓監(jiān)測(cè)中心值班人員能夠有效監(jiān)測(cè)防雷設(shè)備的運(yùn)行情況，就必須要采用“在線、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)傳、智能、可靠”的監(jiān)測(cè)方式。

本文研究的系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器的泄漏電流，地網(wǎng)阻值，放電動(dòng)作的日期、時(shí)間和放電動(dòng)作累計(jì)次數(shù)。電流檢測(cè)是用單匝一次穿芯電流傳感器實(shí)現(xiàn)全隔離取樣，并采用先進(jìn)的微處理器技術(shù)和獨(dú)有的瞬態(tài)參數(shù)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行線性化處理、計(jì)算，并采用IP方式實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)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(jià)格相對(duì)低廉，可以安裝到每組避雷器中完成實(shí)時(shí)檢測(cè)，無(wú)需運(yùn)維人員到現(xiàn)場(chǎng)抄錄避雷器的運(yùn)行狀況。同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心后臺(tái)管理系統(tǒng)可以修改報(bào)警閾值，如果超出設(shè)定值，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，彈出該組避雷器的信息，并進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)，讓運(yùn)維人員能夠及時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器的泄漏電流、雷擊記錄、電涌保護(hù)器的狀態(tài)和地網(wǎng)接地電阻，用終端軟件實(shí)時(shí)分析，并對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警。避雷器的泄漏電流、雷擊次數(shù)是評(píng)價(jià)避雷器性能的重要參數(shù)。當(dāng)避雷器性能劣化時(shí)，泄漏電流會(huì)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(cè)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(hù)機(jī)房不受雷擊的一種重要設(shè)施，機(jī)房可以按照不同的等級(jí)設(shè)置接地電阻值——地網(wǎng)接地阻值升高，機(jī)房遭受雷擊的概率就會(huì)升高。電涌保護(hù)器遭雷擊發(fā)生故障后會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警的聲音，但是，如果電源機(jī)房離值班人員比較遠(yuǎn)時(shí)就不易察覺(jué)，所以，要將其納入可監(jiān)控范圍，在值班臺(tái)位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其狀態(tài)，進(jìn)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(jì)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(xiàng)數(shù)據(jù)采集起來(lái)，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(diǎn)，以供監(jiān)控服務(wù)器查詢使用，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(jì)數(shù)器、電涌保護(hù)器探測(cè)傳感器和地阻測(cè)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(jì)

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的核心，它主要完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳遞2項(xiàng)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳遞。

數(shù)據(jù)采集單元和接地電阻測(cè)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(jì)數(shù)器、浪涌保護(hù)器可以實(shí)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(jì)

網(wǎng)絡(luò)處理芯片的型號(hào)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(jì)程序采用主機(jī)/服務(wù)器模式。

3.3 服務(wù)器程序設(shè)計(jì)

服務(wù)器端的軟件編程是其中另外一項(xiàng)重要工作。PC端程序設(shè)計(jì)利用VC++平臺(tái)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)查詢和存儲(chǔ)功能，并在泄漏電流超過(guò)閾值、地阻值過(guò)高、雷擊次數(shù)增加和浪涌保護(hù)器失效等情況下發(fā)出告警。另外，積累的監(jiān)測(cè)信息還可以用于雷電統(tǒng)計(jì)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(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

直擊雷計(jì)數(shù)電流≥1 000 A，計(jì)數(shù)為0000～9999，并對(duì)應(yīng)記錄時(shí)間。當(dāng)電源電涌保護(hù)器失效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警；當(dāng)漏電流≥20 μA時(shí)，會(huì)發(fā)出劣化顯示；當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)接地電阻達(dá)到預(yù)設(shè)阻值時(shí)，會(huì)彈出提示并報(bào)警。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究的系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器泄漏電流，地電阻值，放電動(dòng)作的日期、時(shí)間和放電動(dòng)作的累計(jì)次數(shù)。它可以幫助運(yùn)行維護(hù)人員隨時(shí)掌握防雷設(shè)施的運(yùn)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(yīng)用于通信臺(tái)站和器材倉(cāng)庫(kù)，尤其是可被用于大型通信臺(tái)站防雷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和一些無(wú)人值守臺(tái)站防雷系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)等工作中。

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〔編輯：白潔〕