DETECTION 防雷检测

 一、概要

1.1 背景

接地网是电气系统的一个重要组成部分， 其意义在于能够为电气基础设施提供安全和可靠性。接地网的设计是为了保护人员和设备免受电能的危害，并防止电气故障对电气系统造成的损害。接地网的背景可以追溯到电力的早期，当时电力系统刚刚发展起来。早期的电气系统没有接地网， 因此， 电气故障经常造成设备损坏，并对人员造成安全隐患。随着电气系统变得更加复杂和广泛，对接地网络的需求变得更加明显。接地网的发展使电气基础设施更加安全和可靠，并为短路和雷击等电气故障提供保护。接地网的工作原理是为电能流向地面提供一个低电阻的路径，防止其流经设备或人员。这是通过使用电极、导体和其他接地元件将电气系统与大地连接起来实现的。接地网的意义在于其能够为电气系统提供若干好处， 包括保护人员免受电能的危害、防止电气故障造成的设备损坏来提供电力系统的可靠性和减少电磁干扰和减少电压波动来提高电气系统的性能。

总的来说， 接地网是现代电气系统的一个重要组成部分，其重要性在于它们 能够为电气基础设施提供安全、可靠、合规和性能。它们是确保电气系统安全和可靠运行的关键部分，在现代社会中发挥着重要作用。与此同时，监测接地网的接地电阻值也变得很重要，原因有如下几点：

1 、接地系统的设计是为了防止电气危险，而监测接地系统的电阻值对确保其有效性至关重要。

2 、一个设计良好、维护得当的接地系统可以防止电气故障，确保不间断的电力供应，而接地系统中最重要的参数就是接地电阻值。

3 、监测接地电阻值还可以帮助优化接地系统的性能。通过识别高电阻的区域，可以采取措施降低电阻，改善接地系统的整体性能。

总之，监测大型接地网的接地电阻值对于确保电气系统的安全性、合规性、 可靠性、维护和性能至关重要。它有助于发现潜在的问题， 并能及时采取纠正措施，这可以减少停机时间，节约成本，并提高系统的整体性能。

1.2  传统方案

在大型地网中收集接地电阻的传统方法是维护人员带着电位下降测试仪或钳形测试仪等仪器去到现场进行物理测量。这种传统方法存在着如下问题：

1 、传统的测量接地电阻的方法可能很耗时，特别是在大型接地网络中。这个过程涉及到对每个电极进行单独测量，这可能需要花费很长时间。

2 、由于土壤条件、温度和湿度等因素，传统的接地电阻测量方法会产生不准确的读数。 而不准确的数据会误导维护人员的判断。

3 、传统方法测量接地电阻需要训练有素的人员进行测量并手动记录数据，这在大型地网中是一个很麻烦的过程，同时需要花费更多费用。

4 、大型接地网中通过人工去收集接地电阻值可能是危险的，特别是当接地系统与高压设备连接时。

5 、许多大型接地网位于难以进入的地区， 如发电站、变电站和工业设施，这可能导致维护人员难以带着设备去现场采集接地电阻值。

总而言之， 大型地网中收集接地电阻的传统方法会很耗时，测量数据可能不准确， 工作劳动强度大， 成本高，并有可能会带来安全问题。但这些问题可以通

过使用无线传输和在线监测等现代技术来解决。

1.3  无线传输方案

大型地网中接地电阻采集的传统方案存在着种种问题， 可以通过远程在线监 测方式来解决。而实现远程在线监测的方法主要有两种， 一种是通过有线传输技术来实现，另一种是通过无线传输技术来实现。

有线传输技术， 如以太网或光缆， 使用物理导线或电缆来传输数据。有线传 输技术可以在中短距离内提供可靠和高速的数据传输。无线传输技术使用无线电波或卫星通信，以无线方式传输数据。无线传输技术可以提供大范围的覆盖和长距离的高速数据传输。它是需要在大的地理区域或在偏远和难以到达的地方传输数据的理想应用。目前，大型地网多位于偏远地区，采用有线传输方式的话需要在现场进行施工布线， 除了物理设备的费用之外还需要花费高额的施工成本。在 后续的运行维护中， 如果线缆出现损坏又需要成本进行修理维护。总的来说，有线传输实现方案整体的成本会偏高。而采用无线传输技术， 则只需要进行无线基础设施的安装和维护即可。

由于大型地网多处于偏远地区，所以基本是没有4G 或者5G 的信号，因此不适合采用NB-IOT方式进行传输，而 LORA 传输的距离相较于 卫星通信而言很短，也不适合该场景。而卫星通信技术使用轨道卫星在远距离上无线传输数据。它不需要清晰的视线， 可以覆盖广泛的地理区域， 因此是长距离通信的理想选择。卫星通信 技术的优势在于卫星可以为偏远和难以到达的地区提供覆盖和提供可靠和高质 量的通信。因此，使用卫星通信技术来实现大型地网的接地电阻值远程在线监测是相对较好的方案。基于传统方案的种种问题以及对常规数据传输实现方式的的 对比， 我们提出一种基于卫星通信的大型地网接地电阻值远程在线监测系统。通过大型地网接地电阻监测仪来采集地网中的接地电阻值， 然后使用卫星短报文协 议将数据上传到卫星上，卫星地面站接收卫星的数据再发送给我们的后台系统，用户即可远程查看地网中接地电阻的状态。

二、基于卫星通信的大型地网接地电阻值远程在线监测系统

2.1  系统架构

基于卫星通信的大型地网接地电阻值远程在线监测系统的硬件部分主要由 三个模块组成，分别是大型地网接地电阻在线监测仪、雷电数据采集器和 卫星通信模块。其中大型地网接地电阻在线监测仪负责采集地网 中的接地电阻值，雷电数据采集器负责获取大型地网接地电阻在线监测仪所采集的接地电阻数据并把数据发送给星通信模块。 卫星通信模块则将雷电数据采集器发送过来的数据发 送给卫星，之后再由地面站将卫星中的数据回收到后台服务器中，用户即可在平台查看具体的接地电阻值。

2.2 大型地网接地电阻在线监测仪
该仪器根据《JJG984-2004   接地导通检定规程电阻测试仪》，《DL/T475-2006 接地装置特性参数测量导则》，  《DL/T845.2-2004  电阻测量装置通用技术条件第二部分：工频接地电阻测试仪》 生产制造。主要用于变电站地网、发电厂、微波站、通讯基站等大型地网接地参数的在线监测。

大型地网接地电阻在线监测仪功能强大， 可测试工频接地阻抗、 接地导通电阻、土壤电阻率、跨步电压、接触电压、电位梯度等工频特性参数。 仪表具有独特的接地桩及连接线诊断功能和自检功能，确保测试结果的准确。仪 器采用触摸彩屏操作特别方便简捷， 点击“帮助”键操作提示一目了然， 仪器采用了新型变频交流电源及微机处理控制和信号处理等措施，比较有效地解决了测试 过程中的抗干扰问题， 简化了试验操作过程， 提高了测试结果的精度和准确性，大大降低了试验人员的劳动强度和试验成本。仪器采用变频抗干扰技术，配合大功率输出。

大型地网接地电阻在线监测仪的测试计时器自动记录测试时间、 存储含有日期时间的测试结果，自动存储测试数据，滑动触摸屏可以非常方便的查阅记录的历史数据， 完全隔离的 RS485 接口可将测试数据安全的上传到 PC 机或工控机上，可以实现远程在线监测及历史数据读取、查阅、保存等功能。仪器具有支持安卓系统的蓝牙通讯，使用移动终端浏览器扫描屏幕上的二维码下载安卓版的蓝牙 APP，安装 APP 后， 可在移动终端进行测试或阅读带有日期时间的测试结果。仪器结构坚固，操作简单，安装方便。

性能特点

1、采用触摸彩屏， 测试过程便捷轻松， 查看测试结果与历史记录非常方便， “帮助”按键操作方法一目了然。

2、采用变频技术，测试电流频率于 40Hz 至 60Hz 之间任意选择一个或两个频率点。

3、输出电流 1A～5A，电压 400V，采用自动变频技术及软硬件滤波技术， 使得仪器具有一定的抗干扰性能，测试数据稳定可靠。

4、可测量大型地网的接地电阻， 接地导通、土壤电阻率， 跨步电压， 接触电压，地表电位梯度等。

5、具有电流桩与电压桩测试功能，用于诊断连接线接触不良、电压桩与电流桩接地不良的故障。

6、自检功能， 配有 0.5Ω 标准电阻可随时对仪器进行自检。确保测试结果的准确性。

7、支持安卓系统的蓝牙通讯，安装 APP 后可在移动终端进行测试或查看测试结果。

8、带有 RS485 通讯接口， 可将测试数据上传到 PC 机或工控机上， 实现远程在线监测各接地参数。

技术指标

功    能 接地电阻测量，导通电阻测量， 土壤电阻率测量、 跨步 电压测量，接触电压测量，地表电位梯度测量。

电  源 AC220V±10％， 50Hz

显示屏  触摸彩屏

阻抗测量范围 0Ω ~2000Ω

最高分辨率 0.001Ω

测量误差 ±2%rdg±5dgt

土壤电阻率测量 范围 0Ω m～125kΩ m（由电阻测量范围与测试长度而定）

土壤电阻率测量 根据 R 的测量精度而定(ρ =2π aR；a:1 m～100m；π精度 =3.14)

抗工频电压干扰 能力 10V（50Hz）

测试电流波形 正弦波

测试电流频率 于 40Hz 至 60Hz 之间任意选择一个或两个频率点

最大输出电流 5A

输出电流等级 1A、2A、3A、4A、5A

最大输出电压 400V

测量线要求 电流线铜芯截面积≥2.0mm2；电压线铜芯截面积≥ 1.5mm2

外形尺寸 450×296×280mm

数据存储 可以

计算机接口 RS485 接口，数据上传功能

蓝牙通讯 支持安卓系统

工作温湿度 -10℃~40℃; 80%RH 以下

存放温湿度 -20℃~60℃; 70%RH 以下

耐    压 AC 3700V/rms(电路与外壳之间)

2.3 雷电数据采集器

雷电数据采集器是我公司多年致力于“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。采用 35mm  导轨模块装设计，具有体积小，安 装方便等特点。仪器本身基于 RS485  通信，配合我公司生产的其他智能物联网

模块可实现远程在线监测。

基本功能介绍
配置功能说明

显示屏 显示监测仪采集的数据和配置信息

RS485 接（1:A-2:B） RS485 接口读取传感器信息或输出自身采集 数据

雷电流峰值采集（3-4） 采集雷电流峰值并判断极性

漏电流采集（5-6） 监测 SPD  防雷地线总漏电流大小

接地电阻监测 对指定场所的接地电阻值进行实时在线监测

RJ45 接口 可选

内置环境温湿度采集 监测设备内部环境温湿度情况

翻页感应按钮 唤醒屏幕及翻页查看数据

工作指示灯 电源指示灯，正常： 常亮 ，故障：熄灭

产品规格参数

供电电压 12Vdc

功耗 ＜ 2W

雷电流峰值监测范围 ±250KA

雷电流峰值监测精度 <10kA： ± 15% ， >80kA： ± 15% ， 10-80kA：

± 10%

雷击计数动作电流 ≥ 1000A

总漏电流监测范围 >1mA

防护等级 IP20

阻燃等级 UL94 V0

外形尺寸 L*W*H 110*62*58.5 mm

2.4 卫星通信模块

卫星通信模块是基于“天行者”卫星通信，用于传输段数据业务的 产品，  具有高灵敏度、传输距离远和可靠性高等特点。“天行者”是一个先进的 微小卫星星座，由卫星组网，均匀分布在六个近地轨道面上，可为用户提

供实时无缝对接、全覆盖的数据应用服务。

数据规格

● 封装： SMD-44

● 尺寸： 30mm*30mm*4.2mm

● 支持频段： UHF   频段

● 发射功率： +33dBm

● 最大输入功率：  10dBm

● 接收灵敏度：低至-132dBm

● 工作温度： -40℃~+85℃

● 存储温度： -40℃~+95℃

功能特性
1 、遵循“天行者”卫星通信协议，用于超长距离扩频通信，抗干扰性强

2 、工作电压为 5V，最大输出+33dBm，最大工作电流为 1.5A

3 、接收状态下具有低功耗特性， 接收电流为 43mA ， 低功耗接收状态平均电流为 3mA

4 、模块为半孔焊盘设计，需外置天线， SMA 接口， 50Ω 阻抗配系统

5 、模块为半双工收发模式，采用 UART  接口做为数据通信接口

三、大型地网接地电阻远程在线监测系统实施方案

3.1大地网接地电阻在线监测仪的安装

接地电阻测量采用四线法，布线方法有夹角法和直线法。

在放线时， 应使电流线和电压线保持尽量远的距离， 以减小电磁耦合对测试 结果的影响。如果测试电流小于设定电流值时， 可能“电流极”与“电压极”的 连线与地桩接触不良或地桩与土壤接触不良。此时， 可用仪器的“电流桩”或“电 压桩”测量功能进行测试， 电流桩电阻应小于 80Ω , 电压桩应小于 200Ω 。必要时可对接地桩浇水降低电阻。

3.2  雷电数据采集器的安装

把雷电数据采集器 H D - LC-RS /C  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。雷电数据采集器与大型地 网接地电阻在线监测仪通过 RS485  接口相连接，与卫星模块同样是通过 RS485相连接。

雷 电 流 在 线 监 测 仪 供 电 的 接 线 方 法

① 雷电数据采集器+端口与 12Vdc  电源的+端口相接

② 雷电数据采集器-端口与 12Vdc  电源的-端口相接

雷 电 流 在 线 监 测 仪 RS 4 8 5   端 口 的 接 线 方 法

① 雷电数据采集器的 RS485  的 A 端口与大型地网接地电阻在线监测仪的 RS485的 A 端口相接

② 雷电数据采集器的 RS485  的 A 端口与卫星模块的 RS485 的 A 端口相接

③ 雷电数据采集器的 RS485  的 B 端口与大型地网接地电阻在线监测仪的 RS485的 B 端口相接

④ 雷电数据采集器的 RS485  的 B 端口与卫星模块的 RS485 的 B 端口相接

雷电流峰值采集线圈的接线方法

① 将雷电流峰值采集线圈的 LS 接线端子接入雷电数据采集器的 LS 端口（端 口3）

② 将雷电流峰值采集线圈的 GND 接线端子接入雷电数据采集器的 GND 端口（4）；

③ 将接地引下线上穿过雷电流峰值采集线圈中心孔 。

*注意：雷电流峰值采集线圈需要区分电流方向。

总漏电流采集线圈的接线方法

① 将漏电流采集线圈的 LCT 接线端子接入雷电数据采集器的端口 5： ② 将漏电流采集线圈的 GND 接线端子接入雷电数据采集器的端口 6；③ 将接地引下线上穿过漏电流采集线圈中心孔。供电后可在雷电数据采集器的 OLED  显示屏上，通过翻页感应键查看数据， 也可以在电脑上， 通过工具软件或平台，就能查看采集到的各项数据。
3.3  后台查看数据

通过发放的相关账号即可登录海德物联网 IOT   管理平台查看相关设备的状态信息。海德物联网 IOT 管理平台相关页面如下图所示。