試析計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷技術(shù)

林建邦

【摘要】 隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)應(yīng)用性不斷增強(qiáng)，可以準(zhǔn)確的、有效的、全面的、自動的采集和傳輸數(shù)據(jù)。但計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)容易遭受雷電的襲擊，使其出現(xiàn)一定程度的損壞，降低其應(yīng)用性。因此，采用切實有效的防雷技術(shù)對計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)優(yōu)化處理，可以提高系統(tǒng)防雷擊功能。本文就如何有效利用防雷技術(shù)來強(qiáng)化計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的防雷擊功能進(jìn)行分析，希望有利于計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)應(yīng)用水平提高。

【關(guān)鍵詞】 計量數(shù)據(jù) 自動采集系統(tǒng) 防雷技術(shù)

一、計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析

以當(dāng)前我國現(xiàn)有科技水平為準(zhǔn)，目前應(yīng)用的計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)總體構(gòu)架是由主機(jī)房、光纖主干網(wǎng)、數(shù)采子站、Lonworks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、無線通信裝置、現(xiàn)場控制單元及各個現(xiàn)場檢測變送部分組成，這使得計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以有效應(yīng)用。但如若系統(tǒng)遭受直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波的破壞，則會導(dǎo)致系統(tǒng)的空間通道、信號通道、供電通道、地電位反擊通道等被破壞，致使系統(tǒng)無法有效應(yīng)用。因此，加強(qiáng)計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防護(hù)是非常必要的，尤其是主機(jī)房、數(shù)采子站、現(xiàn)場控制單元。

1.1主機(jī)房

由于計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)是通過無線傳輸?shù)姆绞絹斫邮招盘柕?，因此在主機(jī)房屋頂20m左右會設(shè)置信號接收塔，以便于準(zhǔn)確、完整的接收信號。但因接收塔設(shè)置較高，容易在雷雨天氣中遭受雷擊。因此，主機(jī)房是計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷重點，對其防雷擊提出了嚴(yán)格要求。由于雷擊主要以直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波的形式存在，為避免主機(jī)房遭受到不同形式的雷擊，在對系統(tǒng)主機(jī)房防雷設(shè)計中，設(shè)計人員會重點注意以下幾方面的設(shè)計。

其一，主機(jī)房的直流地的設(shè)置一定要遠(yuǎn)離地下電纜、管道等。其二，主機(jī)房內(nèi)直流網(wǎng)格要采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的銅板組成，且利用焊錫條將銅板焊接成網(wǎng)格。其三，主機(jī)房進(jìn)線設(shè)置安裝工頻電源避雷箱、電源浪涌抑制器負(fù)荷IEC1312對零區(qū)（LPZO）、一區(qū)（LPZ1）避雷器的要求，以避免雷電對機(jī)房設(shè)備的沖擊。

1.2數(shù)采子站

數(shù)采子站主要由光纖收發(fā)器、集線器、顯示模塊、Lonworks輸入模塊、隔離器、直流穩(wěn)壓源等組成，這使得數(shù)據(jù)采集站可以進(jìn)行有效的、快速的數(shù)據(jù)采集傳輸，采集現(xiàn)場的脈沖信號、無線通信信號、Lon-works現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的信號等，將其傳輸?shù)街鳈C(jī)房。但在數(shù)采子站遭受雷電襲擊的情況下，采集信號將會受到影響并且電源會遭到破壞，這就使得數(shù)采子站無法有效應(yīng)用，影響計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)作用的發(fā)揮。因此，會在數(shù)采子站的直流電源處配有避雷器，以防止數(shù)采子站遭受雷擊，影響其運行。

1.3現(xiàn)場控制單元

目前計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的現(xiàn)場控制單元主要分為現(xiàn)場控制箱和HUB箱兩種。兩種現(xiàn)場控制單元盡管應(yīng)用方式不同，但兩者均具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。當(dāng)然，在雷電襲擊情況下，現(xiàn)場控制箱和HUB箱必然會受到不同程度的損壞，使其應(yīng)用性大大降低。因此，技術(shù)人員為避免現(xiàn)場控制箱和HUB箱遭到雷擊，就對其進(jìn)行接地處理，以防止其受到雷擊。

二、計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)運行情況分析

筆者就以往具有一定防雷能力的計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)運行情況進(jìn)行了分析，進(jìn)一步確定了系統(tǒng)的防雷效果。利用以往防雷技術(shù)來設(shè)置的計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，其在運行過程中，主機(jī)房、數(shù)采子站、現(xiàn)場控制單元防雷效果有所不同。

2.1主機(jī)房

主機(jī)房可以在避雷裝置合理設(shè)置和應(yīng)用的情況下，不會遭到雷擊的破壞，使其可以正常、穩(wěn)定、安全的應(yīng)用。

2.2數(shù)據(jù)采集站

數(shù)據(jù)采集站是在直流電源處設(shè)置避雷器，其可以很好的保護(hù)直流電源不會遭到雷擊，而隔離器與Lonworks輸入模塊因沒有防雷裝置的保護(hù)，在多次雷擊的情況下會出現(xiàn)不同程度的損壞，這將影響其正常應(yīng)用，相應(yīng)的數(shù)采子站也會受此影響。

2.3現(xiàn)場控制單元

現(xiàn)場控制單元是通過簡單的接地來防范雷擊的，這使得現(xiàn)場控制箱或HUB箱在雷擊的情況下，會有大的電流流入控制單元，增加控制單元電壓，使現(xiàn)場控制箱或HUB箱內(nèi)的光纖收發(fā)器遭到破壞，那么光纖收發(fā)器就無法接收到數(shù)采子站的信號，相應(yīng)的計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)就無法有效的應(yīng)用。

三、計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用措施

針對以上內(nèi)容的分析，可以確定計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷技術(shù)應(yīng)用不佳，將會降低系統(tǒng)的防雷功能，致使系統(tǒng)遭受不同程度的雷擊，使其無法正常的應(yīng)用。對此，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化利用防雷技術(shù)來處理計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的防雷功能，以便系統(tǒng)可以自動化、先進(jìn)化、有效化的應(yīng)用。

3.1增加通信網(wǎng)絡(luò)類電流浪涌抑制器（SPD）

根據(jù)雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，要控制雷擊的影響，就要在主機(jī)房和各個數(shù)采子站增加安裝通信網(wǎng)絡(luò)類SPD，以此來保護(hù)電子設(shè)備不會遭受雷電閃擊及其他干擾。但要想實現(xiàn)主機(jī)房和數(shù)采子站可以有效的安裝通信網(wǎng)絡(luò)類SPD，就要對電壓和電流進(jìn)行分析，再根據(jù)系統(tǒng)端口情況，合理安裝通信網(wǎng)絡(luò)類SPD。對于電壓的分析，則是根據(jù)主機(jī)房及數(shù)采子站的電壓接線方式、電壓標(biāo)準(zhǔn)值與閥值，進(jìn)而確定電壓越限。由電壓標(biāo)準(zhǔn)值可以對系統(tǒng)TV變比進(jìn)行推算：TV變比=1，二次電壓為220KV；TV變比=100，二次電壓為100KV；TV變比>100，二次電壓為57.5KV。由此可以對電壓閥值進(jìn)行設(shè)置，即220KV電壓上限20%，電壓下線為-15%；100KV電壓上線為18% ；下線為-15%；57.5KV電壓的上線為20%，下線為-10%。對于電流的分析，重點是分析電流不平衡率，以便合理調(diào)節(jié)電流，確保SPD可以有效應(yīng)用。由于電流的標(biāo)準(zhǔn)以TA二次側(cè)額定電流為準(zhǔn)，因此電流不平衡率的計算是采用以下公式完成的。公式為：

利用以上公式得到電流不平衡率來判斷主機(jī)房電流和各個數(shù)采子站的電流情況，進(jìn)而合理的安裝通信網(wǎng)絡(luò)類SPD。在此需要說明的是，為了使計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷裝置有效應(yīng)用，在對通信類SPD進(jìn)行安裝過程中，按照圖一所示的接線方式來進(jìn)行裝置連接，以此來提高系統(tǒng)防雷裝置的應(yīng)用性，使計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)防雷功能增強(qiáng)。

3.2優(yōu)化和改善HUB箱

優(yōu)化和改善HUB箱是促使計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)現(xiàn)場控制單元有效應(yīng)用的關(guān)鍵。筆者建議在HUB箱供電處增加電源SPD，并合理設(shè)置HUB箱內(nèi)的光纖收發(fā)器（如圖二所示），以此來增強(qiáng)光纖收發(fā)器的屏蔽作用，使HUB箱在遭受雷擊的情況下，光纖收發(fā)器可以屏蔽雷擊產(chǎn)生的雷擊電磁波，避免HUB箱遭受雷電電磁脈沖的作用，而無法有效應(yīng)用。

結(jié)束語：在我國計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)應(yīng)用效果越來越好的情況下，計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)依舊存在一些缺陷，如系統(tǒng)防雷功能不佳。而想要有效的解決此問題，相關(guān)設(shè)計人員就要加強(qiáng)防雷技術(shù)的應(yīng)用，對計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的主機(jī)房、各個數(shù)采子站以及現(xiàn)場控制單元予以優(yōu)化處理，提高它們的防雷效果，進(jìn)而有效的采集和傳送信號，使計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)充分發(fā)揮作用，有效解決實際問題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李艷，李鵬立，張艷花等.全方位完善計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)[J].中國計量，2007，（6）

[2]王彥華，陳欣，張志明等.安鋼焦化廠電能計量自動采集系統(tǒng)[J].科技視界，2015，（7）

[3]李艷，徐英.煉鐵廠入爐料計量數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)[J].工業(yè)計量，2007，（6）