电力调度自动化及通信系统安全防雷措施浅析

电力调度自动化及通信系统安全防雷措施浅析

孙俊敏

（国网福建明溪县供电有限公司福建明溪365200）

摘要：现代社会生产及生活都离不开电力系统的支持。电力调度自动化及通信系统作为电力输出的重要组成部分，在电力供应中起着至关重要的作用。雷击类自然灾害对电力调度自动化及通信系统的破坏力不可小觑，为保障电力输送的稳定性与安全性，我们就应该认清电力调度自动化系统中防雷保护的重要意义，并采取科学措施进行有效保护。鉴此，本文即对电力调度自动化及通信系统安全防雷措施进行以下探究。

关键词：电力调度自动化；通信系统；安全防雷

一、电力调度自动化及通信系统雷击损害概述及类型分析

据电力调度自动化系统运行的整体情况来看，大部分硬件故障缘于雷击损害。此外，在电力调度自动化系统中通信线路由雷击损害的几率相对较高。而通信线路顺坏时常也会导致电力调度自动化系统硬件发生故障。因为现目前电力调度自动化系统采用的FTU（馈线终端设备）、TTU（配变终端设备）、RTU（远程终端控制系统）以及有关通信设备都是有微电子器件组成。而雷击引起的电涌则是单相脉冲型且具有巨大的能量，据ANSI/IEEEC62.41-1991说明雷击产生的瞬间电涌可高达20000v，其瞬间电流则可高达1000A。如此高的瞬间过电压及电流就会形成一个巨变的电磁场并产生能量巨大的闪电辐射，而这些因素一旦作用于微安级的电子器件，那么就很容易干扰并顺坏有关元器件。这样一来就会导致电力调度自动化系统遭受损害。通过总结分析，雷击损害主要有以下几种类型：

（1）直接雷

所谓直击雷，即指雷电直接击中建筑物及有关设备上。直击雷的杀伤力十分强大，如果电力调度自动化及通信系统被雷直接击中，那么其后果不堪设想，因雷击而造成的电效应、热效应以及机械效应会对有关设备造成极大的损害。

（2）感应雷

感应雷是以电磁感应为主的雷击形式，其发生的原因是雷击过程对地表防电，并形成快速变化的电磁场，从而引发附近的电子设备、电力线路、通讯设备等产生电磁感应现象（电磁感应公式E=nΔΦ/Δt），从而导致串联在线路中间或终端的电力设备遭到损害。

（3）雷电波侵入

雷电波侵入也是电磁感应对电力调度自动化及通信系统造成损害的形式之一。其原理是雷电产生的瞬间电流高达10000A并且还具有极大陡度。这样的雷击电流能够产生强大的瞬变电磁场，并使得在这个电磁场中的导体感应出较高的电动势（E=nΔΦ/Δt），从而形成强烈的电磁感应效应，并产生巨大的脉冲电磁辐射，并导致导体感应出远超出设备负荷的电压值，从而导致电子设备损坏。

二、电力调度自动化及通信系统防雷措施分析

（一）做好电源与UPS过电压保护

UPS即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。雷电的辐射波会对UPS设备造成一定的影响，从而电力系统正常供电。因此在电力调度自动化及通信系统的安全防雷措施中，我们应该重视对UPS设备的过压保护。对于UPS设备的过压保护，我们通常可以采取以下措施：其一，采取BUS过压保护措施，即运用过压保护模块，监测BUS电压的数值，当其电压值连续64ms超过440v时，过压保护模块将自动进入过压保护状态。其二，负载保护，即根据UPS设备的负载情况，对其进行保护的措施。当UPS从旁路转入逆变输出之前，如果检测到其负载超出额定负载Pe(Pe=0.5UmImcos＝UIcos）110%时，UPS过压保护系统则应该进入保护状态。

（二）做好浪涌保护措施

正如上文所言，雷击现象会造成能量巨大的瞬变脉冲（即浪涌）。而浪涌对电力调动自动化及通信设备的危害也是不可小觑的。总体上讲，浪涌对于电力调动自动化及通信的危害有以下几类：电压击穿半导体器件（电压超出饱和漏源电压VDsat=VP0-（Vbi-VGS）而造成元器件损坏）、数据处理程序出错、电磁干扰等。浪涌保护设备主要由气体放电管、压敏电阻。其中气体放电管的技术参数主要有：极间电容（1-5PF）、直流放电电压Udc、绝缘电阻R（>109Ω、冲击放电电压Up（一般情况下Up≈（2～3）等。气体放电管，可以在。而压敏捷电阻的技术参数主要有：响应时间、压敏电压（即开关电压）UN、最大通流容量Imax、残压比K（K=Ures/UN）等。对压敏捷电压的控制范围是UN≥[（√2×1.2）/0.7]Uo，其最小参考电压Ulma=max≤Ub/K。

总言之，为了避免电力调动自动化及通信系统受到干扰及顺坏，我们就需要切实做好雷电浪涌保护措施。在具体工作中我们可以做好以下几个方面的保护工作：第一级保护，有效限制雷电产生的浪涌电压数值，将其控制在2500-3000v左右。这样做的目的即在于防止浪涌电压从LPZ0区直接进入到LPZ1区从而影响电力调度自动化及通信系统设备功能发挥。该级防护设备需要具备100KA以上的Iimp（最大冲击电流具有10/350μs波形雷电电流）及Imax（最大放电电流），并有效将电压限制在1500v以下。浪涌保护的主要作用即是保护电源及保护信号，其电源保护功效主要体现在对（220/380VAC）级低压电网的保护，而其信号保护功效则主要体现在对10/100MbpsSWITCH、HUB、ROUTER等网络设备的雷击和雷电电磁脉冲造成的感应过电压保护。

（三）做好继电保护及数据统计分析工作

继电保护是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。继电保护对于电力调度自动化及通信系统的安全防雷工作具有重要的意义。因此在电力调度自动化及通信系统管理日常工作中，我们就应该扎实做好继电保护工作，并通过科学的数据统计分析，强化安全防雷效率。首先是应该做好继电保护装置正确动作率数据统计及分析，具体可采取以下公式：

TNO=NCO+NIO（其中TNO代表总动作次数，NIO代表不正确动作次数，NCO代表正确动作次数，RCO代表正确动作率）。通过对上述数据的统计分析，我们则可以大致评估继电保护工作是否落实到位。

（四）电力调度自动化及通信微波传输的防雷

电力调度自动化及通信系统中，微波传输作为信号交互（即微波信号发射及接受）的重要形式，其对于电力调度功能的实现与调节具有至关重要的意义。因此对于电力调度自动化及通信系统安全防雷，我们也应该切实做好微波传输方面的防雷工作。首先从物理防雷层面讲，我们可以采用接地地租小于0.5Ω的避雷针，使微波在避雷针的保护范围内被免微波天线被雷电直接击中。其次对于微波天线的波纹我们也应该切实做好防雷处理，即对波纹管每隔1米要进行接地，其接地电阻应为0.5Ω。

三、结束语

综上所述，电力调度自动化及通信系统管理中，做好安全防雷工作具有重大意义。在具体防雷工作中，我们首先应该认清雷击对电力系统的损害，然后根据不同的雷击损害类型，从而有的放矢的采取应对策略，如做好UPS过压防护工作、浪涌防护以及继电保护工作等。

参考文献：

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