復雜環境下中波發射臺防雷接地系統設計

尼瑪卓瑪

（西藏廣播電視局當雄中波轉播臺，西藏拉薩 851500）

0.引言

隨著波段處理技術的進一步完善與發展，各種發射設備以及系統逐漸被應用在社會中的各個領域里，在實際執行的過程中取得了相對較好的結果。中波發射臺實際上是一種長距離的波段控制裝備，主要是對雷電接地工作進行輔助與操控的[1]。近幾年來，在復雜的背景環境之下，由于自然災害的頻發，使得各個地區的雷電災害對于經濟的發展以及人們日常的生活安全造成極為嚴重的影響。傳統的防雷接地系統無法滿足現如今異常狀況的需要，為了緩解這一現狀，結合實際的需求設計更具多元化、靈活性的防雷接地系統[2]。

通常情況下，對于防雷接地系統的設計都是一項十分重要且繁雜的工作，具有較多的不確定性與不穩定性，系統一般是由集成化的處理設備以及精密化的執行程序所組成，必須具備一定的抗干擾能力，同時，當中波發射臺處于雷電的攻擊范圍時可以對發射臺進行合理地保護，在確保發射臺安全的同時，也促使相關的發射工作可以穩定地執行，具有雙向性[3]。在復雜環境之下，傳統的防雷接地系統時常會受到外部因素的影響，同時，內部結構的混亂一定程度上也會造成系統的損壞，形成或多或少的經濟損失，從而影響到最終的防雷效果，在新時代的背景之下，結合互聯網以及大數據等智能化技術，設計更加貼合實際的防雷接地系統，從根本上提升中波發射臺的實際安全效果。

1.復雜環境下中波發射臺防雷接地系統硬件設計

1.1 I/O接地控制模塊設計

在對防雷接地系統進行設計前，需要先搭建相關的硬件環境，進行硬件I/O接地控制模塊的設計。中波發射臺的電路一般會采用電位聯結的方式設計，同時與防雷裝備之間建立相應的聯系，二者之間通過導線連接。由于防雷接地系統需要與中波發射臺關聯，所以，傳統的電路連接方式已經不能再滿足控制需求了，需要設計更加靈活、多變的控制電路[4]。防雷接地系統中控制模塊是系統執行的核心，具有關鍵的作用?？梢韵葘ο嚓P的模塊關聯，具體可以劃分為I/O接地控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉換模塊以及中斷模塊等。

不同的模塊具備不同的功能，同時，控制模塊之間也是互為單一獨立的，只有在實際應用的過程中才會產生關聯協議[5]。在系統的電路中設定雙向的控制電源，同時在核心I/O接地控制模塊后方安裝監控裝置，以此來實現電流的傳輸與控制，將避雷針的控制設備接入I/O接地控制模塊，在模塊的控制區域連接嵌入式的ARM電流分解儀，將ADM706芯片作為主控制接地基準，在芯片的四周建立對應的硬件執行節點，用以對電路中的超額電流轉換。防雷接地模塊的控制區域安裝小型的門限控制器，避免電路出現中斷和掉電的情況，同時也起到一定的防干擾作用，具體的結構如圖1所示。

圖1 I/O接地控制模塊關聯結構圖

根據圖1可以了解到I/O接地控制模塊關聯的相關結構。隨后，將其他模塊接入I/O接地控制模塊，形成并聯的執行處理電路，為后續的系統執行奠定基礎。

1.2 反控復合電路設計

在完成對I/O接地控制模塊的設計之后進行反控復合電路設計。所謂的反控復合電路，主要是指在復雜的環境之下，面對多支電路同時防雷接地的情況，傳統控制電路由于過于老舊單一，無法應對上述的問題，并且在持續高壓的背景之下還極容易造成電路的崩潰。具體表現為爆電、斷電、設備故障等情況。所以，對于電路的需要更加靈活[6]。

需要在電路中安裝FIFO檢波器，用以監測傳輸信號的變化情況，利用戶外接地母線將防雷接地系統與避雷針等裝置連接，將設備的通頻設定為120 Hz，接入衰減模塊，調整電路中的電流[7]。在電路的核心芯片位置前方設定15Ω的電阻，此時，控制電路形成反控結構，在初始復合電路的基礎上，設定電阻的目的是緩和雷擊電壓對系統與相關設備的沖擊與損壞，一定程度上起到保護的作用，同時，電阻的安裝還可以幫助電路進行電流轉換形成反控的執行結構，以此來進一步優化完善電路的應用效果。

2.復雜環境下中波發射臺防雷接地系統軟件設計

2.1 總控功能模塊設計

在完成上述硬件的設計之后需要對相應的軟件設計。在復雜的環境下，中波發射臺所關聯的系統需要進行多項控制與管理，并且在對防雷接地工作監控的過程中，還存在一定的預設區域，所以，系統功能控制模塊的設計十分關鍵。通常情況下，系統功能模塊可以劃分為幾個層級，分別為基礎數據處理層級、指令接收轉換層級、執行層級以及反饋層級。不同的層級具備對應的功能，相互之間具有較大的聯系，總控功能模塊是將上述的功能模塊同時導入控制區域之中，通過一致的指令實現控制與管理。所以，需要先提取各個功能模塊的層級特征，設定固定的執行范圍，并計算出系統的總控平衡點，具體如公式1所示。

公式1中：K表示總控平衡點，D表示預設實際控制范圍，β表示系統的平衡比，通過上述計算最終可以得出實際的總控平衡點，依據平衡點隨控制的范圍進行二次明確，并依據特定的執行指令將不同的功能模塊關聯在一起，完成總控功能模塊的設計。

2.2 接引指令設計

在完成總控功能模塊的設計之后需要設計相應的接引指令。接引指令主要是在中波發射臺被雷擊之后，關聯防雷接地裝置形成的一種安全保護指令。通常情況下，系統會將接引指令設定為較高的程度，這樣避免占用過多的系統應用程序，但是一旦中波發射臺出現雷擊現象，通過防雷接地裝備，結合系統的控制，再加上接引指令的執行，便可以進一步確保系統的穩定運行，同時也提升了中波發射臺的運行安全程度，接引協議需要與功能模塊的層級相對應，同時，根據特定的接引波段融合，形成具有執行性的指令，添加在系統之中，完成對接引指令的設計。

3.系統測試

本次主要是對復雜環境下中波發射臺防雷接地系統的實際應用效果進行驗證，測試在較為真實的環境之下進行，并且為了確保最終系統測試結果的穩定性與可靠性，設定統一的系統執行結構，對得出的結果分析與驗證。

3.1 測試準備

在對系統進行測試前進行測試環境的搭建。本次選取一處中波發射臺作為系統測試的目標對象。將測試的系統與發射臺的主控制系統相關聯，隨后，結合相應的執行范圍，在合理的防雷接地覆蓋范圍之內，設定統一的執行指令。需要先計算出實際的覆蓋均值，具體如公式2所示。

公式2中：L表示覆蓋均值，?表示執行信號的變化距離，α表示防雷范圍。通過上述計算，最終可以得出實際的覆蓋均值。根據覆蓋均值設定系統所覆蓋執行的防雷接地覆蓋面積。結合得出的數值，設定傳輸系統的程序與結構，將中波發射臺的數據信息導入新的控制系統之中，并且形成相應的控制測試模型，在測試模型之中，構建相應的防雷接地結構，每一個結構均是獨立的，在執行的過程中具有特定的標準與應用性能。此時，可以按測試的系統模型設定。執行的電壓設定為220V，電流需要控制在1200A～1600A，額定電流需要設定為1450A即可。將系統的控制電路更改為具有雙向處理能力的復合電路，同時，設定具體的轉換機制。

本次對防雷接地系統的測試，雷擊是通過三維模擬的信號來實現的，避免對系統造成破壞或者影響。將雷擊的三維模擬信號劃分為不同的層級，每一個層級的雷擊強弱以及信號的處理均是不同的，當電流經過系統時，通常會從R1向C1兩端雙向積累，同時在接地系統的輔助之下，中波發射臺所承受的電流程度會得到一定的緩解。另外，在對系統進行控制的過程中，考慮到信號傳輸的不穩定性，可以結合指令編制平臺，將相關的目標信息編制成對應的執行指令或者協議傳輸至系統之中，并在復雜的環境之下對相應的相位值進行調整，具體如表1所示。

表1 復雜情況下系統相位值調整標準設定表

根據表1中的數據信息，最終可以完成對復雜情況下系統相位值調整標準的設定。隨后，結合三維模擬技術，在預設的雷擊范圍之內，雷擊電壓的峰值控制在2000V，同時脈寬為15ms，將不同的執行設備的電流進行統一設定，避免對系統造成損壞以及故障。對中波發射臺的相關裝備以及系統進行監測，安裝小型的監控設備，同時設定低壓和高壓的處理模式，在電路電源中安裝固態元件，電路處于高壓時，分離超額電壓，確保系統應盡的安全與穩定運行。核定上述測試設備以及系統是否處于穩定的運行狀態，同時，確保不存在影響最終測試結果的外部因素，核查無誤后，開始具體的測試與分析。

3.2 測試過程及結果分析

在上述所搭建的測試環境之中進行具體的系統測試。依據實際的測試需求，將雷擊的三維模擬信號設定為6個層級，結合電壓的幅值，確定具體的數值，分別為380V、450V、730V、825V、1050V，分為5組測試，在相同的測試環境之下同時進行。將測試所用的系統與中波發射臺的控制系統關聯，同時，設定好雷擊的信號，依據順序進行三維模擬測試。此時，開始防雷接地系統，就進行第一組測試，對系統的防雷接地警示速度進行記錄，依據上述方式對其余4組繼續測試，將復雜環境劃分為低壓、高壓、和混低壓混高壓狀態，得出相應的測試結果，進行具體的分析與研究，如表2所示。

表2 系統測試結果分析表

根據表2中的數據信息，最終可以完成對防雷接地系統的測試與驗證：在相同的環境之下，對不同雷擊電壓的復雜環境下系統的報警時間進行測算。經過匯總整合，報警的時間均保持在0.5s以下，這表明系統在對中波發射臺執行任務的過程中，控制檢測的效果相對較好，一旦出現雷擊現象，會立刻啟動程序接地，以此同時進行系統的警示，提醒相關人員及時處理維護，具有實際的應用價值。

4.結語

本文是對復雜環境下中波發射臺防雷接地系統的設計與分析，對比于傳統的防雷接地系統，本文所設計的系統在實際應用的過程中更加穩定、靈活，具有較強的可控性。同時，在結構上也更加貼合現如今防雷接地的處理要求，在執行程序上也得到了最大的簡化，對于中波發射臺的安全維護具有更為深遠的影響，系統本身的兼容性得到擴展延伸，實際的應用意義更高，原則上逐漸智能化、信息化，未來將邁入新的發展臺階。