本发明属于电力电气设备技术领域，具体涉及一种铁路变电所防雷监测系统及方法。
背景技术：
电力供应可靠性直接决定了铁路的安全稳定运行，铁路变电所提供铁路通信、信号一级负荷的电力电源，防雷接地是最重要的一环。根据tb10180-2016《铁路防雷及接地工程技术规范》要求，铁路建筑物构筑物应根据使用性质、重要性以及发生雷击后影响铁路运输的严重程度,将铁路通信、信号、信息、灾害监测、车辆安全防范预警等设备房屋所属的建筑物按二类要求，可见其重要性。
现代防雷装置主要包括外部防雷装置和内部防雷装置。安装了避雷针等外部防雷装置，只是针对直击雷做了防护，不能防止雷电波侵入建筑内部造成设备损坏。智能浪涌保护器是限制瞬态过电压的保护设备，是内部防雷装置的重要组成部分。建筑物内部的各种电子、电气回路等都需要智能浪涌保护器来限制电气回路、通信线路中的浪涌。铁路变电所采用智能浪涌保护器(浪涌保护器：surgeprotectiondevice，简称spd)进行防雷保护，但spd大多是传统非智能产品，而且由于选择不当，在实际应用过程中，出现了各种问题：
1)spd选择不当，冲击电流和保护电压无法满足瞬态过电压的冲击，直接烧毁。
2)传统的spd后备保护装置存在动作盲区，自身存在安全隐患
3)无法获知spd的劣化程度，濒临失效的spd已无法有效防护设备
4)无报警功能，难以判断spd工作状态，无法及时发现spd失效
5)无法获知当前环境的雷击情况
6)定期巡检、评估和维护费时费力。
7)无法实时上传雷电波侵入建筑内部保护设备的冲击电流及电压，无法判断既有防雷装置是否有效，无法根据既有数据优化既有防雷装置设施。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种铁路变电所防雷监测系统，具体方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种铁路变电所防雷监测系统，所述系统包括监控平台、多个智能浪涌保护器和多个数据采集器，每个智能浪涌保护器对应一个数据采集器，每个所述智能浪涌保护器通过485总线连接到对应的数据采集器，多个所述数据采集器通过网络交换机及数据总线连接到监控平台，铁路变电所每个配电箱处设备上均并联安装有一个智能浪涌保护器；
所述智能浪涌保护器用于抑制对应配电箱处设备电气回路上的浪涌和瞬时过电压；
所述数据采集器用于采集智能浪涌保护器的运行监测数据，并通过网络交换机及数据总线传输给监控平台；
所述监控平台用于对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示。
进一步地，用于电源线路的智能浪涌保护器的标称放电电流in及耐冲击电压额定值uw参数按以下要求选择：
智能浪涌保护器的电压保护水平up≦配电箱处设备的耐冲击电压额定值uw；
其中，一级配电箱处设备uw＝6kv，二级配电箱处设备uw＝4kv，三级配电箱处设备uw＝2.5kv；
铁路变电所为二类防雷建筑物，在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，低压电源线路引入的一级配电箱、二级配电箱、三级配电箱处设备装设的智能浪涌保护器的标称放电电流in按以下要求选择：
其中，一级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥80ka，二级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥40ka，三级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥5ka。
进一步地，雷击时地电位升高反击配电箱处设备时所述智能浪涌保护器的选择应满足：
所述智能浪涌保护器的电压保护水平up小于等于ux；
其中，
上式中：ux为所需计算点电压，ig为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，rc为接地装置的计算半径，x为接地装置的边缘至计算点的距离。
进一步地，所述运行监测数据包括雷击时间、雷击次数、每一次的冲击电流及电压。
进一步地，所述监控平台还用于通过对各智能浪涌保护器的运行监测数据，对防雷模块的寿命状态进行实时分析预测，统计每个智能浪涌保护器的寿命状态供用户查询，并预设每个智能浪涌保护器的寿命报警值，当智能浪涌保护器的寿命状态到达预设报警值时，提示用户做好维护准备。
作为本发明的第二方面，提供一种铁路变电所防雷监测方法，所述方法包括：
在铁路变电所每个配电箱处设备上并联安装一个智能浪涌保护器，用以抑制对应配电箱处设备电气回路上的浪涌和瞬时过电压；
通过数据采集器采集每个智能浪涌保护器的运行监测数据，并通过网络交换机及数据总线传输给监控平台；
通过监控平台对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示。
进一步地，用于电源线路的智能浪涌保护器的标称放电电流in及耐冲击电压额定值uw参数按以下要求选择：
智能浪涌保护器的电压保护水平up≦配电箱处设备的耐冲击电压额定值uw；
其中，一级配电箱处设备uw＝6kv，二级配电箱处设备uw＝4kv，三级配电箱处设备uw＝2.5kv；
铁路变电所为二类防雷建筑物，在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，低压电源线路引入的一级配电箱、二级配电箱、三级配电箱处设备装设的智能浪涌保护器的标称放电电流in按以下要求选择：
其中，一级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥80ka，二级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥40ka，三级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥5ka。
进一步地，雷击时地电位升高反击配电箱处设备时所述智能浪涌保护器的选择应满足：
所述智能浪涌保护器的电压保护水平up小于等于ux；
其中，
上式中：ux为所需计算点电压，ig为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，rc为接地装置的计算半径，x为接地装置的边缘至计算点的距离。
进一步地，所述运行监测数据包括雷击时间、雷击次数、每一次的冲击电流及电压。
进一步地，所述方法还包括：通过所述监控平台对各智能浪涌保护器的运行监测数据进行分析，以预测各智能浪涌保护器的寿命状态，统计每个智能浪涌保护器的寿命状态供用户查询，并预设每个智能浪涌保护器的寿命报警值，当智能浪涌保护器的寿命状态到达预设报警值时，提示用户做好维护准备。
本发明具有以下有益效果：
本发明可在全电流误动作盲区的失效保护，避免了产品因失效而起火的安全隐患，实现了产品使用的本质安全智能检测：实时监控和通信组网，可将防雷模块使用寿命、雷击及故障信息等上传监控主机，提醒维护人员及时操作，确保浪涌防护的连续性和安全性，防护效果好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的铁路变电所防雷监测系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明第一实施例，提供的一种铁路变电所防雷监测系统，所述系统包括监控平台、多个智能浪涌保护器和多个数据采集器，每个智能浪涌保护器对应一个数据采集器，每个所述智能浪涌保护器通过485总线连接到对应的数据采集器，多个所述数据采集器通过网络交换机及数据总线连接到监控平台，铁路变电所每个配电箱处设备上均并联安装有一个智能浪涌保护器；
所述智能浪涌保护器用于抑制对应配电箱处设备电气回路上的浪涌和瞬时过电压；
所述数据采集器用于采集智能浪涌保护器的运行监测数据，并通过网络交换机及数据总线传输给监控平台；
所述监控平台用于对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示。
其中，所述监控平台包括监控主机、数据服务器、打印机和应急电源ups，所述监控主机用于对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示，所述数据服务器用于存储所述运行监测数据，所述打印机用于对打印各种运行监测数据，所述应急电源ups用于为监控平台提供应急供电。
作为本发明的第二实施例，对智能浪涌保护器进行了进一步限定：
智能浪涌保护器主要用来限制在电源系统中由雷电引起的瞬态过电压(即雷电电涌)和大部分的操作过电压，雷电电涌可以通过电源或信号线路侵入设备，可以由于雷击时地电位升高反击设备，因此，对智能浪涌保护器的参数选择至关重要，对智能浪涌保护器的选择主要包括以下两个方面。
1.电源线路的智能浪涌保护器各参数选择及判定条件：
进入建筑物的交流供电线路，在线路的总配电箱处，应设置i类试验的智能浪涌保护器或ii类试验的智能浪涌保护器，设置级数应综合考虑保护距离、智能浪涌保护器连接导线长度、被保护设备耐冲击电压额定值等因素，根据雷电防护等级，用于电源线路的智能浪涌保护器的标称放电电流in及耐冲击电压额定值uw参数按以下判定：
1)智能浪涌保护器作为第一级保护；在配电线路分配电箱、电子设备机房配电箱等后续防护区交界处，可设置ii类或iii类试验的智能浪涌保护器作为后级保护。
2)智能浪涌保护器的电压保护水平up≦耐冲击电压额定值uw；
其中，一级配电箱处设备uw＝6kv，二级配电箱处设备uw＝4kv，三级配电箱处设备uw＝2.5kv。
3)铁路变电所一般为二类防雷建筑物，在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的一级配电箱、二级配电箱、三级配电箱处按需要装设智能浪涌保护器。
智能浪涌保护器的标称放电电流in按以下要求选择：
其中，一级配电箱处设备智能浪涌保护器的标称放电电流in≥80ka，二级配电箱处设备in≥40ka，三级配电箱处设备in≥5ka。
4)铁路变电所均为tn系统，智能浪涌保护器最大持续工作电压uc应满足，uc≥1.15uo，其中uo＝220v。
2.雷击时地电位升高反击设备时智能浪涌保护器选择：
当建筑物变电所附近遭受直击雷，建筑物的接地体地电位会升高，地电位升高不仅对重要的铁路通信信号等重要设备造成伤害，还可能造成人身伤亡，因此必须要确定地电位升高并采取措施加以防范，地电位升高电压ux计算方法如下：
上式中：ux为所需计算点电压，ig为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，rc为接地装置的计算半径，x为接地装置的边缘至计算点的距离；
其中rc＝ρ/2лr,л＝3.14，r为接地电阻值，一般情况雷电的平均电流ig是30ka，如取土壤电阻率ρ＝30ωm，r＝5ω，则rc＝0.3183m，当雷击点距离建筑物10m时，即x＝10m时，则ux＝4.6kv。
作为本发明的第三实施例，提供一种铁路变电所防雷监测方法，所述方法包括：
在铁路变电所每个配电箱处设备上并联安装一个智能浪涌保护器，用以抑制对应配电箱处设备电气回路上的浪涌和瞬时过电压；
通过数据采集器采集每个智能浪涌保护器的运行监测数据，并通过网络交换机及数据总线传输给监控平台；
通过监控平台对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示。
作为本发明的第四实施例，提供一种铁路变电所防雷监测方法，还包括：
1、雷击情况监测，具体包括：
实时监测系统内每一智能浪涌保护器的雷击情况，包括雷击时间、次数，每一次的雷电流大小、波形情况等。方便后期对雷击情况进行查阅和分析，从而针对性地设计合适的预防措施，及时发现因雷击导致损坏情况，提升系统安全性。
2、防雷模块劣化分析，具体包括：
根据运行监测数据，对智能浪涌保护器的劣化程度实时进行分析，提供可查询的智能浪涌保护器寿命状态，通过预先设置寿命报警值，当智能浪涌保护器劣化程度到达预设报警值时，以多种方式提示用户做好维护准备。通过实时检测和劣化预警，可以有效避开智能浪涌保护器管理维护的盲区，在劣化到一定程度时发出告警信息，提醒维护人员提前更换，确保浪涌防护的连续性，提高浪涌防护安全性。
3、事件记录，具体包括：
系统生成智能浪涌保护器的档案报表、采集终端的档案报表、操作记录的报表、模块更换记录报表、设备当前状态报表、设备事件记录报表、设备受雷击报表、模块寿命图示、年雷击记录曲线、模块寿命统计、系统运行分析等报表和曲线，所有报表曲线可直接打印，并提供导出excel和pdf格式文档的功能。
4、参数配置报警，具体包括：
监控平台对智能浪涌保护器的参数值进行调整设置；可选择需要调整的参数，把参数下载给相应的能智能浪涌保护器，并报告参数调整的执行结果；可配置接地电阻的安装原始值和报警值，为接地电阻的动态变化分析和报警提供参考。
5、提供在线检测防雷箱：
提供一体化全面浪涌防护解决方案，它集新型防雷芯片、热保护装置、失效保护装置、熔断器和可插拔的智能监控模块于一体，具有浪涌防护、全电流无盲区的工频电流保护和智能监控功能，实现自动化生产，做到本质安全，让用户安心使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种铁路变电所防雷监测系统，其特征在于，所述系统包括监控平台、多个智能浪涌保护器和多个数据采集器，每个智能浪涌保护器对应一个数据采集器，每个所述智能浪涌保护器通过485总线连接到对应的数据采集器，多个所述数据采集器通过网络交换机及数据总线连接到监控平台，铁路变电所每个配电箱处设备上均并联安装有一个智能浪涌保护器；
所述智能浪涌保护器用于抑制对应配电箱处设备电气回路上的浪涌和瞬时过电压；
所述数据采集器用于采集智能浪涌保护器的运行监测数据，并通过网络交换机及数据总线传输给监控平台；
所述监控平台用于对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示。
2.根据权利要求1所述的铁路变电所防雷监测系统，其特征在于，用于电源线路的智能浪涌保护器的标称放电电流in及耐冲击电压额定值uw参数按以下要求选择：
智能浪涌保护器的电压保护水平up≦配电箱处设备的耐冲击电压额定值uw；
其中，一级配电箱处设备uw＝6kv，二级配电箱处设备uw＝4kv，三级配电箱处设备uw＝2.5kv；
铁路变电所为二类防雷建筑物，在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，低压电源线路引入的一级配电箱、二级配电箱、三级配电箱处设备装设的智能浪涌保护器的标称放电电流in按以下要求选择：
其中，一级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥80ka，二级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥40ka，三级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥5ka。
3.根据权利要求1所述的铁路变电所防雷监测系统，其特征在于，雷击时地电位升高反击配电箱处设备时所述智能浪涌保护器的选择应满足：
所述智能浪涌保护器的电压保护水平up小于等于ux；
其中，
上式中：ux为所需计算点电压，ig为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，rc为接地装置的计算半径，x为接地装置的边缘至计算点的距离。
4.根据权利要求1所述的铁路变电所防雷监测系统，其特征在于，所述运行监测数据包括雷击时间、雷击次数、每一次的冲击电流及电压。
5.根据权利要求1所述的的铁路变电所防雷监测系统，其特征在于，所述监控平台还用于基于各智能浪涌保护器的运行监测数据，对各智能浪涌保护器的寿命状态进行实时分析预测，统计每个智能浪涌保护器的寿命状态供用户查询，并预设每个智能浪涌保护器的寿命报警值，当智能浪涌保护器的寿命状态到达预设报警值时，提示用户做好维护准备。
6.一种铁路变电所防雷监测方法，其特征在于，所述方法包括：
在铁路变电所每个配电箱处设备上并联安装一个智能浪涌保护器，用以抑制对应配电箱处设备电气回路上的浪涌和瞬时过电压；
通过数据采集器采集每个智能浪涌保护器的运行监测数据，并通过网络交换机及数据总线传输给监控平台；
通过监控平台对智能浪涌保护器的运行监测数据进行可视化显示。
7.根据权利要求6所述的铁路变电所防雷监测方法，其特征在于，用于电源线路的智能浪涌保护器的标称放电电流in及耐冲击电压额定值uw参数按以下要求选择：
智能浪涌保护器的电压保护水平up≦配电箱处设备的耐冲击电压额定值uw；
其中，一级配电箱处设备uw＝6kv，二级配电箱处设备uw＝4kv，三级配电箱处设备uw＝2.5kv；
铁路变电所为二类防雷建筑物，在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，低压电源线路引入的一级配电箱、二级配电箱、三级配电箱处设备装设的智能浪涌保护器的标称放电电流in按以下要求选择：
其中，一级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥80ka，二级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥40ka，三级配电箱处设备的智能浪涌保护器的标称放电电流in≥5ka。
8.根据权利要求6所述的铁路变电所防雷监测方法，其特征在于，雷击时地电位升高反击配电箱处设备时所述智能浪涌保护器的选择应满足：
所述智能浪涌保护器的电压保护水平up小于等于ux；
其中，
上式中：ux为所需计算点电压，ig为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，rc为接地装置的计算半径，x为接地装置的边缘至计算点的距离。
9.根据权利要求6所述的铁路变电所防雷监测方法，其特征在于，所述运行监测数据包括雷击时间、雷击次数、每一次的冲击电流及电压。
10.根据权利要求6所述的的铁路变电所防雷监测方法，其特征在于，所述方法还包括：通过所述监控平台对各智能浪涌保护器的运行监测数据进行分析，以预测各智能浪涌保护器的寿命状态，统计每个智能浪涌保护器的寿命状态供用户查询，并预设每个智能浪涌保护器的寿命报警值，当智能浪涌保护器的寿命状态到达预设报警值时，提示用户做好维护准备。
技术总结