高明鹿洞山X波段雷达站智能雷电监测

朱本盛,梁著文,戴火云

佛山市气象公共服务中心

摘要：智能雷电监测系统能够实时监测工作电压、防雷元件工作温度、元器件老化情况、雷击发生时间和次数、现场环境温湿度、雷击发生时雷电流大小等数据，并且数据通过NB上传云端提供远程调阅，提高了相关工作人员工作效率，确保了雷达站可控的安全运行。为后期工作提供科学指导。

关键词：高明鹿洞山；X波；智能雷电监测

根据广东省人民政府第284号令《广东省防御雷电灾害管理规定》第五条、第十三条规定，以高明鹿洞山X波段雷达站作为试点，在雷达站电源系统安装智能雷电监测系统，为防御雷电灾害工作、雷电灾害风险评估、雷电灾害调查鉴定、雷电防护装置检测管理等工作提供有力的科学数据支撑，为气象局组织做好雷电监测和预报预警工作、建设雷电监测网、完善雷电监测和预警系统及确保监测和预警系统的正常运行提供保障。

一、现状与存在的问题

   高明鹿洞山X波段雷达站建成运行至今，经常在雷雨天气情况下发生变压器保险开关跳闸情况，电力线路异常停电造成山顶雷达机房内有设备损坏。山脚变压器高压侧安装有多组高压电涌保护器，但低压配电侧未见安装电涌保护器。送电线路埋地敷设，在进入山顶雷达机房前端有穿镀锌钢管做屏蔽，并且机房内墙板，地面，天面等四周都敷设镀锌板做机房屏蔽处理，机房内电源系统安装了传统电涌保护器。机房内多组电涌保护器都是只有劣化指示工作窗口，并未能做到记录发生雷击的时间、雷击通流容量大小及设备断电是否由雷击造成等。没有数据记录支撑，做不到有效雷击事件精准分析。

二、解决的对策

针对以上问题和现状，我们利用传感技术、通信技术和云计算技术研究了一种智能雷电监测系统，该系统由智能型SPD电源电涌保护器（HD-D380M12.5T1-IOE）及在线雷电流监测仪（HD-DLJC）组成，智能型SPD电源电涌保护器主要负责对电涌保护器工作状态进行实时监测，在线雷电流监测仪主要负责对流经地线上的雷电流大小和漏电流大小进行实时监测。

1. 系统架构设计

图1 智能雷电监测系统物理架构图

智能雷电监测系统硬件部分由智能型SPD电源电涌保护器（HD-D380M12.5T1-IOE）及在线雷电流监测仪（HD-DLJC）组成，然后通过NB-IOT模组将采集的数据上传至云端，用户即可通过电脑登录海德物联网后台查看设备的状态信息和采集的数据内容。雷电流在线监测仪通过宽频柔性罗氏线圈传感器采集雷电流大小，通过电流互感器采集漏电流大小。该型号宽频柔性罗氏线圈传感器拥有抗干扰能力强、响应速度快、采集范围大和采集精度高等优点。ETCR开合式高精度漏电流互感器其铁芯采用坡莫合金制造，采用双层屏蔽技术，外界磁场的影响极小，确保了常年无间断测量的高精度、高稳定性、高可靠性。系统的物理结构图如图1所示。

2. 智能型SPD电源电涌保护器安装

图2 智能型SPD电源电涌保护器安装示意图

  把物联网SPD固定到电气导轨上，按模块安装图示接好电源线，把雷电感应器安装在接地引下线上，并与引下线保持紧密接触，然后把感应器的两根信号线连接到物联网SPD（9-10）接线端子上，通电后可见SPD的工作指示灯（POWER）亮起，信号指示灯（DATA）开始闪烁，表示SPD安装完成。

3. 在线雷电流监测仪安装

图3 ：在线雷电流监测仪安装示意图

把雷电流在线监测仪HD-DLJC固定到需要探测雷击的引下线或避 雷器接地线附近，安装在能提供12Vdc直流电的防雨箱体内 。

在线雷电流监测仪是“雷电防护在线监测”的又一高新技术产品。该产品具备在线监测雷电流峰值，雷电流极性，漏电流大小 SPD 雷击次数，实时温湿度等功能。

三、项目成果总结

在完成设备的安装之后，经过一年的数据收集与分析，可以得出结论是该智能雷电监测方案是可行有效的。智能型SPD电源电涌保护器能够对防雷装置的状态进行监测，还能采集电压、温度、湿度以及雷击次数等数据。在线雷电流监测仪所采集的雷电流大小符合实际情况，误差控制在10%以内，对后期的事故定位和事故分析提供了可靠的数据依据。在线雷电流监测仪还能通过监测漏电流大小来对设备的是否老化或损坏进行分析。总而言之，通过智能雷电监测系统，能够更加方便的对电涌保护器工作状态、雷击雷电流大小和漏电流大小实时监测，为后期的雷击事件分析提供数据依据，同时也能为科学研究提供数据参考。