明明威武
移动通信基站的防雷与接地问题探讨工学论文
摘要： 本文论述了移动基站防雷接地系统经常出现的问题，介绍了移动通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系统的构成和基本要求，并结合多年运维经验提出根据实际情况设计移动通信基站防雷接地系统的设计思想。
关键词： 移动通信;基站;防雷;接地
简介由于移动通信基站的天线设置大多安装在建筑物的房顶上，还有一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多。通信设备损坏，耗费了大量人力财力。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢?几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。
1认清移动基站雷害的主要原因
移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照防雷理论[1]，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏[2]。是防雷器不好吗?不，防雷器都是检测合格的入网产品。原因是没有按照基站的实际情况设计防雷系统。经调查统计了黑龙江省近两年来的雷击事故，得出一条重要数据;基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备包括基站室外电力变压器的位置普遍较低[3]，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。
2防止地电压反击是基站防雷接地的主要课题
当雷电流基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在必然引起基站工作地的电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端接工作接地，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压[5]。当超过设备绝缘耐压的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。
若把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感(可忽略不计)、线路负载(如传感器、BTS、空调、灯具等)、终端对远端地寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电r为2欧姆，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=1×r=4kV，可见负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。
3因地制宜消减反击电压
怎样才能避免地电压反击造成的`损失呢?一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器;在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。除此之外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。众所周知，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高。将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068-98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10~15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网;条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地引接线，补设接地桩;只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别在对角塔基上安装。
对于山项基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。
降低基站接地电阻也有利于电压反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸和电击危险的金属管路等自然接地体，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑，最好选择阴暗潮湿的地方，制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多也有利于雷电散流。
4适当地选用电源线路保护空开
防止雷电波侵入避雷的响应特性有远近软硬之分：气体放电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线中电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻立刻急剧下降，放电能力较强，残压相对较高，恢复电压低于原来的击穿电压，属于硬响应特性;属于软响应特性的压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低，而且恢复电压基本不变。硬响应特性的防雷器工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短路，所以防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝。其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。如果主电路保护空开关大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。
5实现分级防雷
防雷器的残压是保护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和基站的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行基站的防雷系统设备。避雷器的直流1mAA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。
实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离(>1m)，这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这是无距离要求。
参考文献
[1]YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范[S].
[2]张殿富.移动通信基础[M].北京：中国水利水电出版社.
[3]金山，刘吉克，陈强.YD/T 1429-2006通信局(站)在用防雷系统的技术要求和检测方法[S].2006.
[4]曹和生，吴少丰，匡本贺.GB/T 21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].2008.
[5]张农.关于基站防雷接地的问题[J].邮电设计技术，2004(4).
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调度数据网安全防护新策略分析论文
经济的发展对电力的需求更加紧急与迫切，我国的电力系统也不断进行技术改良升级以满足当地的电力需求， 在进行电网优化与电力调度时，电力安全也成为电力发展的重要关注点。我国从电力二次系统安全防护角度出发，综合当前先进的安全理念与实用技术，针对电力调度中存在的数据安全隐患进行分析调整，实现了电力调度数据网安全技术的升级与优化，本文主要针对电力调度信息安全技术进行分析，为切实提高电力调度安全提供参考与指导。
近几年， 随着国家对电力系统的关注与扶持，我国在电网调度自动化建设方面取得了比较理想的成果，电网调度数据作作为直接为电力调度生产提供服务的专用型数据网络得到了推广、普及，全国范围内所有省级调度都已基本建成并投入正常使用。随着各级网络技术的延伸与扩展， 网络规模日趋庞大，技术成分更加复杂，电网调度在自身规划中的安全隐患与设计缺陷不断暴露，成为我国电网安全运行的重大阻碍。因此积极推动实现电力调度数据网安全技术升级改良成为电力系统安全调度的重点工作。
一、制度健全，管理高效安全
制度管理是电力调度数据网安全运行的前提与基础，要想实现网络运行期间的网络安全首先要编制合理的管理制度，保证制度的合理与安全，实现数据网的功能最大发挥。制度安全涉及项目众多，除了基本的安全保障制度还需要健全安全防护组织机构、人员管理制度及机房管理制度、设备网络管理制度、安全操作管理制度等，除了制度上的健全与规范，安全管理运行离不开科学的防范管理体系，建立完善的.防范管理体系可以保证制度管理方案的正常运行，增强电力网络部门之间的稳定性，增强网络威胁的应对能力，提前做好应急预案及演练管理工作，确保在发生危险时网络安全依然可以稳定高效运行。
二、物理环境安全稳定
物理安全主要指电力周边设施对电力调度数据网安全的影响，这是调度数据网络安全的前提。安全高效的物理环境可以保护数据网免受水灾、火灾等环境事故及个人操作事物的影响。物理环境主要包括基本的机房环境、电力调度场地及对应的供电设备安全。积极做好机房环境优化，设置必要的设备防盗防护体系， 处理好日常的防雷、防静电等，在物理环境的优化上要根据具体数据网的特点进行合理布置。
三、网络运行的安全技术分析
除了上述提到的制度与物理环境的安全，在电力调度数据中最关键的是网络运行的安全，调动数据网是否能够安全运行主要取决于网络设备、网络结构及对用的安全审计等多个方面的防护措施安全程度。
(一) 网络设备安全分析
在网络设备安全中主要涉及到四个方面。首先是网络账号安全。电力调度数据网安全技术设置一定的账号方便账号管理工作，对用户进行身份验证，保证电网信息的安全不泄露。其次是配置安全，主要是基于电力数据网内的关键数据信息进行定期备份处理， 每一次关键信息的备份处理都在设备上留有痕迹， 保证档案信息有效。再次是审计安全，我国明确要求整个电力调度数据网具备审计功能，做好审计安全可以保证系统设备运行状况、 网络流量计用户日常信息更新， 为日后查询提供方便。 最后是维护安全， 要求定期安排技术人员进行设备巡视， 对于设备中存在的配置漏洞与书写错误进行检查修复， 防止系统漏洞造成的系统崩溃及安全问题。
(二) 网络结构安全分析
在计算机网络结构技术分析中我们为了保证电力调度数据网的结构安全可以从以下四个方面入手做好技术升级与完善。首先使用冗余技术设计完成网络拓扑结构，为电力调度提供主要的网络设备及通信线路硬件冗余。 其次依据业务的重要性制定带宽分配优先级别，从而保证网络高峰时期的重要业务的宽带运行。再次积极做好业务系统的单独划分安全区域， 保证每个安全区域拥有唯一的网络出口。最后定期进行维护管理， 绘制网络拓扑图、填写登记信息，并对这些信息进行定期的更新处理。在网络安全结构的设计分析上采用安全为区分与网络专用的原则，对本区的调度数据网进行合理的前期规划，将系统进行实时控制区、非控制生产区及生产管理区的严格区分。坚持“横向隔离，纵向认证”的原则，在网络中部署好必要的安全防护设备。 优先做好VLAN及VPN的有效隔离。 最后不断优化网络服务体系。网络服务是数据运输及运行的保证，积极做好网络服务可以避免数据信息的破损入侵，在必要情况下关闭电力设备中存在的不安全或者不必要的非法控制入侵行为，切实提高电力调度数据网的安全性能。
四、 系统安全管理技术分析
电力调度数据网本身具有网络系统的复杂性， 只有积极做好网络系统的安全管理才能实现电力的合理调度。系统管理工作涉及项目繁多，涉及主要的设备采购及软件开发、工程建设、系统备案等多个方面。在进行系统安全管理时要积极做好核心设备的采购、自行或外包软件开发过程中的安全管理、设置必要的访问限制、安全日志及安全口令、 漏洞扫描，为系统及软件的升级与维护保驾护航。
五、 应用接入安全技术分析
在电力调度的数据网安全技术中，应用接入安全是不可忽视的重要组成部分。目前由于电力二次系统设备厂家繁多，目前国家没有明确统一的指导性标准可供遵循，导致生产厂家的应用接入标准不一，无形之中为安全管理工作带来诸多不便。因此在优化电力调度数据网安全系统时，可以依据调度数据网本身的运行需求，从二次系统业务的规范接入、通信信息的完整性及剩余信息的保护等方面着手，制定出切实可行的安全防护机制，从根本上保障电力调度数据网络的安全稳定。
结束语
电力调度数据网安全技术升级与优化是动态发展的过程，具有一定的复杂性与长期性。随着当前信息技术的发展，电力业务的大量扩展， 电力系统漏洞威胁越来越明显，而电力调度的数据网安全技术更新升级与推广也具有了现实的迫切性。 目前我国电网公司已经根据电网调度数据网安全性要求加大对安全性技术的研发力度， 配套部署了部分安全防护型产品及安全防护技术， 但是做好电力调度数据网的安全技术管理依然是任重而道远， 需要我们付出不懈的努力。
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杨小妹0215 4人参与回答 2023-12-06 
