防雷装置在线监测原理、功能及应用分析

2018-10-27新疆石河子气象局石河子市832000韩春光蒲云锦

石河子科技 2018年4期

（新疆石河子气象局，石河子市，832000）韩春光蒲云锦

1 引言

目前，防雷领域大多数还采用传统的防雷保护手段，产品单一，检测和维护方式落后，产品自检、智能化程度低。虽然安装了很多避雷器，但是运行状态没有管理手段，在外观上无法知道器件的好坏，有些器件由于保护电路加入的关系，模块损害后就自动脱离，给设备的安全运行带来极大的隐患。即便是有显示的，也需要到现场查看，影响保护的实时性。另外，由于现代生产规模大，大型防雷系统安装产品数量多、设备分布广、维护不便、采集数据困难等诸多因素的影响，导致很多防雷模块失效后，不能及时发现，给防雷工作带来安全隐患。

防雷装置在线远程监测记录设备，实现对生产系统避雷器件的在线监测，对接地电阻、全电流、容性电流、阻性电流、漏电流、雷击等相关数据实时采集、存储，掌握当地雷电灾害及防雷设备状况，确保生产系统安全运行；改变了过去防雷数据没有全面的记录和统计，无法科学管理和科学设计的局面，使今后的防雷设计更加具有科学性和针对性。

2 工作原理

防雷装置在线监测应用情况和工作原理：防雷装置在线监测系统是负责接收防雷模块监测仪和接地电阻监测仪的数据，通过有线或无线网络将数据送至现场。

图1 防雷装置在线监测应用

如图1所示，主机（上位机）系统；防雷模块监测仪是实时监测浪涌保护器因雷击电磁脉冲造成的劣化程度，为检测避雷器装置的性能提供了可靠的依据，通过无线或有线网络将数据送至远程监测记录仪；接地电阻监测仪是实时监测接地电阻值的大小，通过无线或有线网络将数据送至远程监测记录仪。

3 系统构成及运行

远程监测记录仪包括远程监测记录仪的主控制器、雷电数据采集模块、供电采集电路、接地判断电路、避雷器模块监测电路、开关电源电路、片外存储器电路、指示灯电路、温度采集电路、时钟电路、U盘数据采集电路、按键电路、通信电路、通信电路及液晶显示电路；其中主控制器采用高速、抗干扰强、功能齐全、存储容量大的微控制器，雷电数据采集电路与远程监测记录仪的主控制器连接，将采集到的雷电流数据通过总线送入到远程监测记录仪的主控制器中进行处理；供电采集电路与远程监测记录仪的主控制器连接，将交流电经过整流后送入远程监测记录仪的主控制器自带的模数转换器中进行处理；接地判断电路与远程监测记录仪的主控制器连接，通过光耦合三极管组成的隔离比较电路送到远程监测记录仪的主控制器中进行处理；避雷器模块监测电路与主控制器连接，将避雷器模块的状态信号通过光耦隔离，送入到远程监测记录仪的主控制器中进行处理；片外存储器电路与远程监测记录仪的主控制器连接，将系统初始化的数据和雷电流的相关数据进行存储，防止数据掉电丢失；指示灯电路与远程监测记录仪的主控制器、开关电源连接；温度采集电路与远程监测记录仪的主控制器连接，采集周围温度，通过总线将数据送入到主控制器中；时钟电路与主控制器连接，U盘数据采集电路与远程监测记录仪的主控制器连接，是通过U盘采集记录仪当前的各项数据；按键电路与远程监测记录仪的主控制器连接，是通过各个开关来控制记录仪的工作和显示；通信电路与现场主机（上位机）系统、避雷器信息监测记录仪、接地电阻监测记录仪进行通信；液晶显示电路是记录仪前面板显示；开关电源模块是将供电的交流电转换为多路直流电压给系统供电。

防雷模块监测仪中的通信电路有多种，无线方式可以选择RF无线模块或者带有无线路由的ZigBee无线模块；有线方式可以选择电力载波或者RS485总线方式；通信协议采用ModBus工业总线协议；接地电阻监测仪包括接地电阻监测仪的主控制器、接地电阻采集电路、继电器开关切换电路、指示灯电路、电源电路及通信模块；其中接地电阻采集电路与接地电阻监测仪的主控制器连接，负责采集当前接地回路的电阻值，送入到接地电阻监测仪的主控制器中进行处理。

4 实现功能

可实现对避雷器件的在线监测，对接地电阻、避雷器全电流、容性电流、阻性电流、漏电流、雷击等相关数据实时采集、存储，掌握当地雷电灾害及防雷设备状况，确保系统安全运行；主要实现功能有：

（1）监测并记录作用于电涌保护箱的雷击电流或由浪涌电压引起的浪涌电流；

（2）在线监测避雷器工作状态（全电流、容性电流、阻性电流和功耗等）；

（3）U盘进行数据采集；

（4）实时监测多相线SPD漏电流大小；

（5）实时监测接地电阻值的大小；

（6）通过有限或无线通信设备将信息传至监控中心实现远程监测。

5 实际应用案例及分析

以内蒙古巴彦淖尔电业局110KV南郊变电站某避雷器在线监测数据为例,避雷器持续运行电流由呈线性的容性分量和呈非线性的阻性分量构成，全电流、阻性电流可以在一定程度上反映避雷器运行状态，全电流的变化可以反映避雷器受潮、瓷件外表面严重污秽、内部元件接触不良和阀片严重老化;而阻性电流的变化对阀片初期老化亦能反映灵敏，在线监测避雷器全电流的变化可以基本反映避雷器的运行状况，及时发现异常，并处理缺陷，切断事故发生的隐患点。

表1为2017年9月和2018年2月避雷器全电流、容性电流、阻性电流和功耗。2017年9月在线监测到避雷器C相全电流、容性电流、阻性电流和功耗均比A相和B相偏大较多，说明避雷器存在问题，拆下进一步测量性能确认此避雷器受潮老化，更换后在线监测工作参数一切正常。2018年2月复查此避雷器工作参数如表1，避雷器工作正常。