太阳能智能电源在地震台站的应用

太阳能智能电源在地震台站的应用

靖青

徐州市数字地震台网中心 江苏省徐州市 221000

【摘要】由于大多数地震台站处于地形环境十分复杂的边远山区，属于无人值守台站，仪器设备的因雷击、电力中断等原因导致的故障和数据断记频率较高。采用太阳能智能电源供电，能够有效解决以上问题。本文对太阳能智能电源的应用优势、接入地震观测仪器、取得的效益进行了分析。

【关键词】太阳能智能电源 地震仪器

一 引言

由于地震监测仪器工作原理的特殊性，部分地震监测台站位于偏远的山体区域，测震仪器设置在山顶或半山腰的山洞内，并且山体的岩石结构导致接地电阻较大，这就导致雷电危害成为了观测设备的主要安全隐患。2013年-2016年，贾汪大洞山测震台，每年雷雨季节都出现设备遭受雷击的情况，导致台站设备损坏，严重影响地震资料的连续性、稳定性、可靠性，并且增加了设备维护成本。

配电线路引入的雷电是雷电入侵地震台内设备的主要途径。室外的市电配电线路非常容易感应到雷电，雷电过电压沿配电系统进入地震台内机房并可以直接进入设备。

采用太阳能智能电源系统替换市电的接入，用直流电代替交流电的输入，能够有效的避免雷电对台站设备的损坏，保障观测系统的正常运行。

2. 太阳能智能电源的优势

1、供电电源可靠

地震台站大多是无人值守台站，监测设备进行实时信息采集和控制，数据通过网络传输至台网中心，其供电电源的可靠性至关重要，如果供电电源突然中断，极易造成重要信息的遗失或造成整个控制系统的崩溃，造成不可挽回的损失。实际工作中，台站多数位于偏远地区，经常出现供电线路损坏、电力保障不足，导致市电停电的情况。采用带太阳能板和蓄电池的智能电源作为供电电源，市电作为备选供电电源，能够有效的防止出现电源中断的现象。

2. 防雷

地震台站监测工作进入数字化时代后，观测系统的自动化装备越来越先进，地震设备电路的经密集程度日益提高，半导体集成技术发展和完善，使它应用到几乎所有的地震仪器，由于半导体集成电路不能耐受过电压和过电流冲击，凡是使用这些器件的仪器设备和由此组成的系统或网络，均易受波动较大的电源以及雷电而被损坏。近年来雷击灾害造成的仪器损失故障日益突出，很多台站连续多年屡遭雷击，地震部门也花费相当的资金和时间解决台站防雷系统存在的问题。

太阳能智能电源系统替换市电的接入，用直流电代替交流电的输入，能够有效的避免雷电对台站设备的损坏，保障观测系统的正常运行。

3. 节约能源

太阳能智能电源系统是通过将太阳辐射转化为电能的发电系统，是清洁的可持续的新能源利用。保障了地震仪器正常运行的情况下，为地震部门节约了电力成本。目前，徐州局下属台站，贾汪地震台、巨山地震台、邳州地震台均采用太阳能智能电源系统，年节约电力成本5万余元。

三、太阳能智能电源接入地震仪器

太阳能光伏板及蓄电池配置时，需要计算出各个地震仪器的功率，根据P=P1+P2+……Pn计算出负载消耗功率，对应光伏板和蓄电池功率进行配置。采用铅酸免维护蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点，很适合用于性能可靠的太阳能电源系统，特别是无人值守台站。智能电源现场交互客户端软件能够实现远程对主机的重启，维护，故障排查。

蓄电池的日常维护。蓄电池的电量随工作时间的延长和用电时间的增加会逐渐衰竭，很难保证组合中每个单体蓄电池工作特性一直。因此，采用远程监测蓄电池的充放电电压、温度和整个电池组的充放电电流及电压等参数，找出损坏或性能显著降低的蓄电池，以保证直流电源系统稳定可靠。

太阳能智能电源输出电流为直流电，接入设备时，需要对光纤收发器、交换机等设备进行直流电改造，或者直接采用输入为直流电的光纤收发器和交换机等设备。系统可以采用太阳能板、市电和蓄电池三种电源供电，优先采用太阳能供电。在太阳能供电支路不足以提供正常电压时，采用蓄电池供电，并作为系统的备用电源。由于防雷要求，雷雨季节不接入市电。

太阳能智能电源主机接口连接示意图如下：

图一 太阳能智能电源接入地震仪器示意图

4. 太阳能智能电源应用效果

目前，徐州局下属贾汪地震台、巨山地震台、邳州地震台均采用太阳能智能电源供电。贾汪地震台自2017年接入太阳能电源以来，未出现过因雷击导致的故障，结束了过去4年来每年雷雨季节遭受雷电影响断记的历史。因巨山、邳州地震台也都处于风景区山坡上，位置较高，地电阻高，也陆续加装了太阳能智能电源，解决了风景区经常中断市电带来的数据中断，目前为出现因雷击导致的设备故障。并且太阳能电源的采用，年节约电力费用约5万元，维修维护成本约8万元，实现了一定的经济效益。

参考文献：

【1】张腾飞 带太阳能板的多电源供电电路及智能切换方法,2015(11)

【2】全建军 地震台站综合防雷技术，地震工程学报，2017（39）:168-178