雷電定位系統(tǒng)在輸電運(yùn)行中的運(yùn)用

沈國祥

摘要：本文通過介紹雷電定位系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成，詳細(xì)討論了雷電定位系統(tǒng)在輸電運(yùn)行中的實用意義，并聯(lián)系實際指出了一些問題，以供科研人員進(jìn)一步研究探索。

關(guān)鍵詞：雷電定位系統(tǒng)；輸電運(yùn)行；發(fā)展趨勢

一、雷電定位系統(tǒng)簡介

在輸電運(yùn)行中，雷擊所產(chǎn)生的危害最大、最頻繁，據(jù)統(tǒng)計，由雷擊引發(fā)的線路跳閘占總跳閘次數(shù)的30%以上，可見，做好線路防雷工作、及時處理雷擊事故是保持線路正常工作的重點之一。雷電定位系統(tǒng)立足于實時檢測雷電活動，其應(yīng)用興起于近20年，在我國的起步早、覆蓋面大、持續(xù)性好，已能有效減輕雷電事故損失，加快雷擊故障點搜尋速度。鑒于其擁有重大的應(yīng)用價值，我們有必要深入認(rèn)識這個系統(tǒng)。

1.基本原理

雷電的發(fā)生，往往伴隨有比較強(qiáng)的電磁輻射，依據(jù)這個輻射信號，測定其電波信息，進(jìn)行特定的算法分析，我們就能獲得比較全面的雷電信息。目前比較常用的定位方法主要有下面三種。

1.1時差定位法

雷電所產(chǎn)生的輻射信號以相同的速率向四周傳播，通過記錄這個信號到達(dá)不同探測站的時間，我們便能得出雷電發(fā)生的位置。不難看出，影響其準(zhǔn)確率的主要因素是各探測站的時鐘誤差，而現(xiàn)階段的GPS時間技術(shù)已能很好地減小這個誤差，故時差定位方式的精度比較高。

1.2 定向定位法

定向定位的數(shù)學(xué)依據(jù)是三角定位原理，其前提是每個接收到電磁信號的探測站都得出了其與雷電發(fā)生位置的方位角，當(dāng)確定了多個方位角之后，我們就能通過簡單的三角定位原理確定雷擊發(fā)生的具體位置。顯然，該方式誤判率很小，幾乎不存在死區(qū)，但其精度易受環(huán)境因素影響，誤差較時差定位的方式大很多。

1.3 混合定位法

如字面所示，混合定位就是時差定位和定向定位的結(jié)合，具備兩者的優(yōu)點，很好地保證了其精度。該方法在雷電定位系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，探測站一方面得出了其與雷擊點的方位角，一方面又記錄了輻射信號到達(dá)探測站的時間差，能有效剔除無效或者誤差比較大的數(shù)據(jù)，減少誤判次數(shù)，提高判斷精確度。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

雷電定位系統(tǒng)的具體組成依各地實際情況有所區(qū)別，但大致上都是由四部分構(gòu)成的：探測站群、中心站、通信網(wǎng)絡(luò)、用戶終端。其主要任務(wù)包括雷電的探測與定位，提供相關(guān)的信息服務(wù)兩個方面。探測站群主要用于接收雷電產(chǎn)生的電磁波信號，通過通信網(wǎng)絡(luò)將其傳送給中心站。中心站一般擁有性能強(qiáng)悍的服務(wù)器，能依據(jù)探測站群傳輸過來的信號，準(zhǔn)確得出雷擊發(fā)生的位置與其他相關(guān)信息。用戶終端能夠隨時對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，以供電網(wǎng)工作人員參考。

二、雷電定位系統(tǒng)的實用意義

通過雷電定位系統(tǒng)，電網(wǎng)工作人員可以準(zhǔn)確了解近段時間的雷電活動情況，查詢諸如回?fù)舸螖?shù)、極性等參數(shù)，有利于指導(dǎo)各種維護(hù)工作、處理雷擊事故，具體而言，其實用意義體現(xiàn)在以下幾點上。

1.確定輸電線路的跳閘與雷擊之間的相關(guān)性

我們知道，雷雨天氣輸電線路跳閘的原因主要是雷擊，但是，雷擊卻絕不是唯一原因。在以往的輸電運(yùn)行過程中，我們往往忽略了這一點，將雷雨天氣的跳閘全部歸因于雷擊，結(jié)果使得我們無法及時處理隱患，為事故的再次發(fā)生留下了根基。而通過應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，我們就能方便地分析跳閘與雷擊的相關(guān)性，進(jìn)而做出準(zhǔn)確的分析，找出并解決隱患。

2.指示雷擊引起跳閘的故障點，減輕搜尋強(qiáng)度

這是雷電定位系統(tǒng)最為直觀的應(yīng)用，通過該系統(tǒng)，我們能準(zhǔn)確定位雷擊的時間、位置，與跳閘的時間、具體輸電設(shè)備的地理位置相對比，就能指導(dǎo)相關(guān)工作人員準(zhǔn)確及時地找到雷擊引起跳閘的故障點，大大減輕了搜尋強(qiáng)度。

3.方便電網(wǎng)工作人員及時掌握雷電活動信息，避免不必要的事故

雷電定位系統(tǒng)能準(zhǔn)確搜集雷擊地點、強(qiáng)度及走向等信息，通過分析這些數(shù)據(jù)，技術(shù)人員能對電網(wǎng)的運(yùn)行方式做出合理的調(diào)度，避免不必要的電網(wǎng)事故，同時，這些信息還有利于我們及時安排雷擊預(yù)防工作，進(jìn)一步減少雷擊損失。

4.有利于分析事故，準(zhǔn)確評估相關(guān)設(shè)施的防雷水平

雷擊信息有利于我們準(zhǔn)確分析輸電事故的產(chǎn)生原因以及預(yù)防措施的有效性，而雷電定位系統(tǒng)著眼于長時間、大范圍地統(tǒng)計雷電頻率、強(qiáng)度，使得我們能及時準(zhǔn)確地對任意區(qū)域的雷擊預(yù)防措施進(jìn)行評估。以此為基礎(chǔ)，供電部門很容易就能找到易受雷電影響的薄弱線段，方便工程施工。

5.利于對雷電活動規(guī)律的進(jìn)一步探索研究

通過雷電定位系統(tǒng)提供的信息，我們能長時間、大范圍地準(zhǔn)確統(tǒng)計諸如雷電日、地閃密度、雷電流幅值等參數(shù)?？蒲腥藛T從中提取所需信息，并進(jìn)一步探索研究，有助于我們更全面地了解雷電活動規(guī)律，進(jìn)而科學(xué)地做出預(yù)警和主動防雷工作。

6.提供一個面向全社會的雷電信息庫，以利于其他方面的防雷作業(yè)

雷擊對航空運(yùn)行、森林防火等工作也有嚴(yán)重危害，將通過雷電定位系統(tǒng)獲取的有用信息對全社會公布，將有利于減少雷電對各種其他行業(yè)的危害，進(jìn)一步保障公民的生命財產(chǎn)安全，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)健康有序地發(fā)展。

不難看出，雷電定位系統(tǒng)對輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重大意義，不僅能在事故發(fā)生后，方便我們判斷雷擊與跳閘的相關(guān)性，減輕故障點的搜尋工作量，還有利于在事故發(fā)生前安排防雷、治雷工作，調(diào)度電網(wǎng)運(yùn)行，減少雷擊事故的發(fā)生量，更重要的是，也利于科研人員對雷電活動規(guī)律的進(jìn)一步研究，方便其他行業(yè)進(jìn)行科學(xué)的防雷工作?？傊纂姸ㄎ幌到y(tǒng)利國利民，值得我們推廣應(yīng)用。

三、發(fā)展趨勢

雷電定位系統(tǒng)投入使用以來，在指導(dǎo)輸電運(yùn)行管理中發(fā)揮了重要作用，雷擊故障發(fā)生后，能很快確定故障范圍，巡視人員先對重點區(qū)域進(jìn)行查找，查找成功率提高約50%。輸電運(yùn)行分析是一項重要的工作，雷擊故障分析是其中的一項內(nèi)容，按照穩(wěn)定、可靠的原則，應(yīng)把雷擊故障預(yù)測作為今后重點考慮的內(nèi)容，盡可能找出規(guī)律性并在運(yùn)行維護(hù)中實施預(yù)防措施。雷電定位系統(tǒng)應(yīng)與其它管理載體進(jìn)行融合。首先，各個載體間要統(tǒng)一數(shù)據(jù)要求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)重復(fù)錄入，減少數(shù)據(jù)維護(hù)人員。其次，系統(tǒng)目前對雷電活動缺少雷電活動統(tǒng)計分析功能；隨著電網(wǎng)不斷擴(kuò)展和完善，線路點多、線長、面廣的特點逐漸轉(zhuǎn)化成弱點，容易遭受雷擊，但又無法掌控，需要具備大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能，找出多雷區(qū)和易受雷擊區(qū)。確保輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行是電網(wǎng)運(yùn)行的核心業(yè)務(wù)之一，防雷是運(yùn)行的重要工作之一；為了提高線路防雷的質(zhì)量和有效性，在發(fā)揮雷電定位系統(tǒng)作用的基礎(chǔ)上，應(yīng)反思線路運(yùn)行維護(hù)工作中存在的問題，分析防雷工作中的成績和不足，考慮與其它管理手段相互融合，減少中間環(huán)節(jié)和重復(fù)工作；另外，在輸電線路運(yùn)行分析中，對近期發(fā)生的線路雷擊跳閘事故作專題分析，充分結(jié)合雷電定位系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，找出線路走廊區(qū)域的雷電活動情況，提高線路防雷工作的針對性。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅毅，王劍，劉亞新.雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)在輸電線路防雷中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，（20）.