试析计量数据自动采集系统防雷技术

林建邦

【摘要】 隨着我国科学技术的发展，计量数据自动采集系统应用性不断增强，可以准确的、有效的、全面的、自动的采集和传输数据。但计量数据自动采集系统容易遭受雷电的袭击，使其出现一定程度的损坏，降低其应用性。因此，采用切实有效的防雷技术对计量数据自动采集系统优化处理，可以提高系统防雷击功能。本文就如何有效利用防雷技术来强化计量数据自动采集系统的防雷击功能进行分析，希望有利于计量数据自动采集系统应用水平提高。

【关键词】 计量数据 自动采集系统 防雷技术

一、计量数据自动采集系统防雷的关键环节分析

以当前我国现有科技水平为准，目前应用的计量数据自动采集系统的网络总体构架是由主机房、光纤主干网、数采子站、Lonworks现场总线网络、无线通信装置、现场控制单元及各个现场检测变送部分组成，这使得计量数据自动采集系统在网络环境下可以有效应用。但如若系统遭受直击雷、感应雷、雷电波的破坏，则会导致系统的空间通道、信号通道、供电通道、地电位反击通道等被破坏，致使系统无法有效应用。因此，加强计量数据自动采集系统防护是非常必要的，尤其是主机房、数采子站、现场控制单元。

1.1主机房

由于计量数据自动采集系统是通过无线传输的方式来接收信号的，因此在主机房屋顶20m左右会设置信号接收塔，以便于准确、完整的接收信号。但因接收塔设置较高，容易在雷雨天气中遭受雷击。因此，主机房是计量数据自动采集系统防雷重点，对其防雷击提出了严格要求。由于雷击主要以直击雷、感应雷、雷电波的形式存在，为避免主机房遭受到不同形式的雷击，在对系统主机房防雷设计中，设计人员会重点注意以下几方面的设计。

其一，主机房的直流地的设置一定要远离地下电缆、管道等。其二，主机房内直流网格要采用标准规格的铜板组成，且利用焊锡条将铜板焊接成网格。其三，主机房进线设置安装工频电源避雷箱、电源浪涌抑制器负荷IEC1312对零区（LPZO）、一区（LPZ1）避雷器的要求，以避免雷电对机房设备的冲击。

1.2数采子站

数采子站主要由光纤收发器、集线器、显示模块、Lonworks输入模块、隔离器、直流稳压源等组成，这使得数据采集站可以进行有效的、快速的数据采集传输，采集现场的脉冲信号、无线通信信号、Lon-works现场总线网络的信号等，将其传输到主机房。但在数采子站遭受雷电袭击的情况下，采集信号将会受到影响并且电源会遭到破坏，这就使得数采子站无法有效应用，影响计量数据自动采集系统作用的发挥。因此，会在数采子站的直流电源处配有避雷器，以防止数采子站遭受雷击，影响其运行。

1.3现场控制单元

目前计量数据自动采集系统的现场控制单元主要分为现场控制箱和HUB箱两种。两种现场控制单元尽管应用方式不同，但两者均具有较强的应用性。当然，在雷电袭击情况下，现场控制箱和HUB箱必然会受到不同程度的损坏，使其应用性大大降低。因此，技术人员为避免现场控制箱和HUB箱遭到雷击，就对其进行接地处理，以防止其受到雷击。

二、计量数据自动采集系统运行情况分析

笔者就以往具有一定防雷能力的计量数据自动采集系统运行情况进行了分析，进一步确定了系统的防雷效果。利用以往防雷技术来设置的计量数据自动采集系统，其在运行过程中，主机房、数采子站、现场控制单元防雷效果有所不同。

2.1主机房

主机房可以在避雷装置合理设置和应用的情况下，不会遭到雷击的破坏，使其可以正常、稳定、安全的应用。

2.2数据采集站

数据采集站是在直流电源处设置避雷器，其可以很好的保护直流电源不会遭到雷击，而隔离器与Lonworks输入模块因没有防雷装置的保护，在多次雷击的情况下会出现不同程度的损坏，这将影响其正常应用，相应的数采子站也会受此影响。

2.3现场控制单元

现场控制单元是通过简单的接地来防范雷击的，这使得现场控制箱或HUB箱在雷击的情况下，会有大的电流流入控制单元，增加控制单元电压，使现场控制箱或HUB箱内的光纤收发器遭到破坏，那么光纤收发器就无法接收到数采子站的信号，相应的计量数据自动采集系统就无法有效的应用。

三、计量数据自动采集系统防雷技术优化应用措施

针对以上内容的分析，可以确定计量数据自动采集系统防雷技术应用不佳，将会降低系统的防雷功能，致使系统遭受不同程度的雷击，使其无法正常的应用。对此，应当优化利用防雷技术来处理计量数据自动采集系统，提高系统的防雷功能，以便系统可以自动化、先进化、有效化的应用。

3.1增加通信网络类电流浪涌抑制器（SPD）

根据雷电电磁脉冲防护标准，要控制雷击的影响，就要在主机房和各个数采子站增加安装通信网络类SPD，以此来保护电子设备不会遭受雷电闪击及其他干扰。但要想实现主机房和数采子站可以有效的安装通信网络类SPD，就要对电压和电流进行分析，再根据系统端口情况，合理安装通信网络类SPD。对于电压的分析，则是根据主机房及数采子站的电压接线方式、电压标准值与阀值，进而确定电压越限。由电压标准值可以对系统TV变比进行推算：TV变比=1，二次电压为220KV；TV变比=100，二次电压为100KV；TV变比>100，二次电压为57.5KV。由此可以对电压阀值进行设置，即220KV电压上限20%，电压下线为-15%；100KV电压上线为18% ；下线为-15%；57.5KV电压的上线为20%，下线为-10%。对于电流的分析，重点是分析电流不平衡率，以便合理调节电流，确保SPD可以有效应用。由于电流的标准以TA二次侧额定电流为准，因此电流不平衡率的计算是采用以下公式完成的。公式为：

利用以上公式得到电流不平衡率来判断主机房电流和各个数采子站的电流情况，进而合理的安装通信网络类SPD。在此需要说明的是，为了使计量数据自动采集系统防雷装置有效应用，在对通信类SPD进行安装过程中，按照图一所示的接线方式来进行装置连接，以此来提高系统防雷装置的应用性，使计量数据自动采集系统防雷功能增强。

3.2优化和改善HUB箱

优化和改善HUB箱是促使计量数据自动采集系统现场控制单元有效应用的关键。笔者建议在HUB箱供电处增加电源SPD，并合理设置HUB箱内的光纤收发器（如图二所示），以此来增强光纤收发器的屏蔽作用，使HUB箱在遭受雷击的情况下，光纤收发器可以屏蔽雷击产生的雷击电磁波，避免HUB箱遭受雷电电磁脉冲的作用，而无法有效应用。

结束语：在我国计量数据自动采集系统应用效果越来越好的情况下，计量数据自动采集系统依旧存在一些缺陷，如系统防雷功能不佳。而想要有效的解决此问题，相关设计人员就要加强防雷技术的应用，对计量数据自动采集系统的主机房、各个数采子站以及现场控制单元予以优化处理，提高它们的防雷效果，进而有效的采集和传送信号，使计量数据自动采集系统充分发挥作用，有效解决实际问题。

参 考 文 献

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