第11卷第5期中国水运V ol.11
N o.5
2011年5月Chi na W at er Trans port M ay 2011
收稿日期：33
作者简介：季建勇（5），温州市交通投资集团有限公司工程师。
季建勇
（温州市交通投资集团有限公司，浙江温州325000）
摘
要：文中从水库综合自动化系统的防雷角度出发，分析了产生雷击的原因，笔者结合自己多年的实践经验对综
合自动化系统中的安全监测系统和水情自动测报系统的防雷措施进行了相应的介绍。本文的研究对水库综合自动化系统的安全稳定运行具有一定的指导意义。关键词：自动化；防雷；水情自动测报；安全监测中图分类号：TV 736文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）05-0061-02
一、引言
雷电是大气中的一种放电现象，虽然它的放电时间很短，但是放电时产生数万伏甚至数十万伏冲击电压，因此具有很大的危害性。雷电灾害给人民的生产和生活带来许多惨痛的教训，而现代科技的发展则给社会带来了巨大的效益。水库
自动化系统作为水库安全工作的操作系统，对其进行防雷研
究具有一定的现实意义。
二、水库综合自动化
水库综合自动化系统包含的内容比较多，主要有闸门监控、视频监控、水库安全监测、水情自动测报、水质自动监测和水电站自动化以及配套电力设施自动化等构成。该系统通过利用先进实用的计算机网络技术、水情自动测报技术、自动化监控监测技术和视频监视技术来实现对水库的实时监控、监视和管理，从而来实现“无人值班、少人值守”的管理水平。
不同系统之间通过水库管理中心来组成局域网系统，每个子系统之间既相互独立运行，又彼此通讯来进行信息的交换，从而来实现资源的共享。下面对其子系统的功能进行简要的介绍。
（1）闸门监控系统的主要功能是获取闸门启闭机运行时的电压、电流、闸室的温度、湿度和闸门开启高度等信息，将其传输到监控中心并可传送到专网上的各级监控站。
（2）水库安全监控系统通过安装在现场的测量控制单元
（MC U ）来采集水库的安全信息（如渗压和位移等），然后
传送至上级主站，由主站对数据进行分析、计算、处理，并存入数据库，由报警系统对数据进行监测、甄别完成预警和报警功能，同时由主站提供人机界面，实现数据库管理、信息查询、图形显示、趋势曲线、报表统计和打印等功能。
（3）水情自动测报系统主要由中心站、通信网络、中继站和各种水文遥测站等构成。其中，中心站的主要功能是收集各个遥测站的数据信息，对信息进行相关分析、计算、存储和管理，从而来完成水情预测、洪涝预报、数据显示、报表统计、信息发布等功能，与此同时，中心站还与调度中心、闸门监控系统配合完成自动泄洪功能，从而来确保水库和下游的安全。
（4）水质自动监测系统主要由水质传感器、数据采集器、通信链路和水质检测中心站等部分组成。其中，传感器和采集器通过把水库的PH 值、电导率、溶解氧、水温、浑浊度、叶绿素等信息上传到库区自动化主站和水库调度中心主站，以便水利管理人员及时掌握库水水质状况和流域的生态环境。
三、雷电危害
雷电的危害方式主要有直击雷、感应雷和球形雷三种方式。其中，直击雷和感应雷是最常见的方式，
所谓直击雷是指雷电直接打击到物体上，感应雷是指因电磁感应而产生的。直击雷的防护主要有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等措施，通过这些装置可以迅速而安全把雷电流引入大地。感应雷的防护主要有电源防雷、信号系统防雷、等电位连接和金属屏蔽及重复接地等手段。笔者结合自己的多年实践经验对水库综合自动化系统中的安全监测系统和水情自动测报系统的防雷措施进行了相应的介绍。
四、安全监测系统防雷
安全监测自动化系统结构如图1所示。由图1可知，该系统主要由监控设备、无线通信设备、数据测量控制装置（简称MCU ）和相应监测仪器等部分组成。其中，数据测量控制装置（MCU ）具有模拟量测量、A/D 转换、数据自动存储并与上位机（监控计算机）进行数据通讯等功能。每个MCU 都是一个相互独立的子系统，所有监测数据经无线收发输入上位机集中管理。监控主站与MODE M 的通讯通过电话线来实现。监控主站主要由监控主机、UPS 、程控电话、电源隔
离器、电源避雷器、调制解调器、激光打印机等硬件组成。
图1
安全监测自动化监测系统结构图
1．安全监测系统的综合防雷
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62中国水运第11卷
MCU数据采集设备通常安装在水库监测观测房内，各传
感器的线缆均需引入观测房与MCU相连。由于采集设备使
用AC220V外部引人电源，从而使采集系统很容易受到雷
电的干扰和破坏。因此，我们必须在屏蔽、接地保护和选用
避雷器等方面采取相应的措施，对信号线和电源线进行防雷
保护，从而保证安全监测自动化系统的安全运行。
2．监控主站防雷
监控主站防雷方案示意图如图2所示。由图2可知，监
控主站防雷包括电源防雷和监控主机与外界的通讯防雷两部
分。其中，供电电源为地埋进线方式，防雷参照二类防雷建
筑物进行配置，接地网接地电阻为2.1Ω，采取两级防雷保
护措施。计算机与外界的通讯防雷采用双绞线信号传输方式
红豆杉提取物
车架总成
的信号电涌保护器。
图2监控主站防雷示意图
3．MCU房防雷
MCU房防雷示意图如图3所示。由图3可知，MCU房
布设可靠的地网，地网之接地电阻小于4.8Ω；与此同时，
MCU供电电源必须安装交流隔离变压器和电源避雷器，
MCU电磁水泵
硬脂酰乳酸钙
与计算机间安装通讯避雷器。
图3M C U房防雷示意图
4．传感器的防雷
传感器信号传输电缆由于较长，分散布置等特点，因此
容易感应雷电流。为了保护传感器免于雷击损坏，每只传感
器在其孔口均安装5线制信号避雷器。与此同时，传感器接
入MCU通道板接线端子后端亦设防雷保护。
五、水情自动测报系统防雷
水情自动测报系统的引雷途径主要分为天线及室外设备
引雷、电源引雷和信号电源引雷三种途径。天线及室外设备
管引雷：水情自动测报系统中继站安装的设备主要有天线、水
情计、太阳能电池板等。这些设备在野外都有可能遭到雷击
或雷击感应，其中以天线引雷或雷电感应的可能性大一些。
电源引雷：电源引雷主要指供电线路的雷电感应，特别是指
交流电源线路较长，防雷措施比较薄弱，因此特别容易遭到
感应雷电或雷电波的侵入，对采用交流供电的水情自动测报
系统设备造成雷击破坏。信号电源引雷：信号电源引雷包括
电话线、水情线等传感信号电缆等。电话线引雷主要是电话
线路很长，线路本身的防雷措施比较薄弱，特别容易造成关
联设备的损坏。
防雷方法通常分为常规防雷和非常规防雷两种方法，其中
最常用的是常规防雷。常规防雷电可分为防直击雷、防感应雷
和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置通常由接闪器、引下
线和接地体三部分组成。其中，接闪器又分为避雷针、避雷线、丝绵机
避雷带和避雷网。所谓引下线即连接接闪器和接地体之间的导
体。避雷器是防感应雷电的主要避雷装置。水情自动测报系统
主要是通过安装避雷针和避雷器来防止雷电的破坏。
1．避雷针防雷
安装避雷针是水情测报系统建设中防直击雷的较为常用
的方法。由于水库的各水情站分布在野外，占地面积不大，在
水情站顶端安装合适的避雷针，可有效地对天线、水情计和太
阳能电池板等设备起到防雷保护。其次要选择合适的引下线和
接地体，接地电阻要满足设备保护的要求，引下线和接地体一
定要做好并测量阻值。如果安装不合理的引下线和接地体，那
么将会导致避雷针就变成引雷针，造成更大的危害。
2．避雷器防雷
为了保证自动测报系统的安全可靠运行，通常采用安装
避雷器的方式来防雷，从而更好的对天馈线、电源线、信号
线等设备进行保护。馈线防雷通过在天馈线与设备之间安装
天馈线避雷器来减少雷击对设备的损坏。电源防雷主要在交
流电源输入端采用电源避雷器和隔离变压器进行防雷，交流
电源采用二级避雷措施，一级避雷通流量要大一些，二级避
雷通流量要小一些。信号线防雷可在信号线入户端加信号避
雷器或加金属保护管埋地防雷。
六、结语
雷电对水库综合自动化系统的损害途径是多方面的，由
于防雷保护是一个相对比较复杂的问题，在对水库综合自动
化系统的防雷保护时要综合考虑各种因素的影响，严格遵守
防雷规范，并在实践中不断总结，从而更好的保护水库综合
自动化系统的安全运行，保护人民生命和财产安全。
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