通信臺站防雷設施實時狀態監測系統研究

盧山

文章編號：2095-6835（2016）07-0091-02

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

關鍵詞：防雷設施；監測系統；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象，如果不采取可靠的防雷措施，必然會對各類設備，特別是電子設備造成極大的干擾，導致其被損壞。目前，普遍采用雷電計數器、接地電阻測試儀、防雷保護器等手段檢測雷擊情況。隨著使用環境的變化，設備受到了不同程度的腐蝕，避雷器自然老化，雷電對防雷設施也會造成一定的沖擊，使得防雷設施的性能劣化。因此，實時掌握防雷設施的運行情況，監測其關鍵狀態參數，及時發現故障是非常重要的。現階段，對這些防雷設施性能的檢測主要依賴人工，并且經常是故障發生后才會被發現，但設備已經嚴重損毀。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，研制一套依托于網絡的實時防雷監測系統，不僅能確保電子設備、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備造成的干擾。

1 防雷系統設計思路

避雷器的日常維護大多采用的是定期巡檢的方式，但是，防雷系統的老化問題是無法通過巡檢發現的，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的運行安全，對其進行實時監測更為穩妥。

在監測避雷器的過程中，常使用避雷器漏電流和動作記錄器（計數器），但是，避雷器漏電流和動作記錄器不能實現分級報警和數據傳輸，存在時效性差的問題，往往不能及時發現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，讓監測中心值班人員能夠有效監測防雷設備的運行情況，就必須要采用“在線、實時、遠傳、智能、可靠”的監測方式。

本文研究的系統主要用于實時監測避雷器的泄漏電流，地網阻值，放電動作的日期、時間和放電動作累計次數。電流檢測是用單匝一次穿芯電流傳感器實現全隔離取樣，并采用先進的微處理器技術和獨有的瞬態參數測試技術進行線性化處理、計算，并采用IP方式實現對測量結果的數字傳輸。該系統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，無需運維人員到現場抄錄避雷器的運行狀況。同時，監測中心后臺管理系統可以修改報警閾值，如果超出設定值，就會自動報警，彈出該組避雷器的信息，并進入預警狀態，讓運維人員能夠及時掌握相關信息，提前處理事故隱患。

2 系統的主要功能

該系統主要是實時監測避雷器的泄漏電流、雷擊記錄、電涌保護器的狀態和地網接地電阻，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、雷擊次數是評價避雷器性能的重要參數。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是一定的，遭受雷擊的次數越多，性能就越差，因此，監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。地網是保護機房不受雷擊的一種重要設施，機房可以按照不同的等級設置接地電阻值——地網接地阻值升高，機房遭受雷擊的概率就會升高。電涌保護器遭雷擊發生故障后會自動發出報警的聲音，但是，如果電源機房離值班人員比較遠時就不易察覺，所以，要將其納入可監控范圍，在值班臺位實時監測其狀態，進而為相關工作提供幫助。

3 技術途徑

防雷系統主要包括傳感器數據采集系統、數據處理系統和監控服務器。其設計主要是將現有的成熟產品作為傳感器，用研制出的信息采集處理系統將各項數據采集起來，將信息采集系統接入網絡作為防雷信息采集節點，以供監控服務器查詢使用，通過IP網絡實現數據傳遞。

數據采集傳感器包括避雷器的泄漏電流、雷擊計數器、電涌保護器探測傳感器和地阻測試儀；信息采集處理系統包括數據采集單元和數據傳輸單元；傳輸網絡包括網線、光纜和網絡設備；顯示終端包括監控服務器和數據處理軟件等。

3.1 數據采集處理設計

數據采集處理系統是設計的核心，它主要完成數據采集和數據傳遞2項工作。利用該系統可以查詢各傳感器的狀態，將獲得的數據處理后封裝為IP包實現網絡傳遞。

數據采集單元和接地電阻測試儀之間的接口為RS232串口，利用它，處理器數據總線與雷擊計數器、浪涌保護器可以實現通信。數據采集處理系統的核心器件是微處理器。

3.2 網絡功能程序設計

網絡處理芯片的型號為ENC28J60，它是用SPI接口與處理器通信。處理器內需完成HTTP協議、TCP/IP協議和ICMP協議的初始化工作，而設計程序采用主機/服務器模式。

3.3 服務器程序設計

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

3.4 系統達到的技術指標

直擊雷計數電流≥1 000 A，計數為0000～9999，并對應記錄時間。當電源電涌保護器失效時，系統會報警；當漏電流≥20 μA時，會發出劣化顯示；當地網接地電阻達到預設阻值時，會彈出提示并報警。

4 結束語

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

綜上所述，該系統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的實時監測和一些無人值守臺站防雷系統的狀態監測等工作中。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕