雷電定位系統(tǒng)在輸電線路防雷中的應(yīng)用

廖磊

【摘 要】輸送電量大、線路通道地域跨越大、通道內(nèi)環(huán)境氣候復(fù)雜等都是高壓輸電線路的特點(diǎn)。高壓輸電線路常年暴露在戶外運(yùn)行，經(jīng)受各種惡劣環(huán)境考驗(yàn)，雷擊是造成輸電線路故障的主要因素之一，因雷擊引起輸電線路跳閘中斷供電的事件時(shí)有發(fā)生。因此，如果可以快速找出雷擊故障點(diǎn)，對(duì)迅速處理輸電線路雷擊故障，快速恢復(fù)供電很有幫助。雷電定位系統(tǒng)正是在這樣的環(huán)境需求下設(shè)置的，以下詳細(xì)闡述雷電定位系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；雷電定位系統(tǒng)；雷擊故障點(diǎn)查找

當(dāng)今電力已作為現(xiàn)代社會(huì)的主要能源，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活有著極為密切的關(guān)系，供電不穩(wěn)定，特別是大面積停電事故所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響是十分嚴(yán)重的，在線路跳閘中由于雷擊跳閘的占很大比例，因此，作為電網(wǎng)大動(dòng)脈的高壓輸電線路要確保安全運(yùn)行，防雷措施的研究就顯得尤為重要。

廣西是我國(guó)雷暴活動(dòng)最頻繁的地區(qū)之一，比湖南、貴州等省多20-30d，比內(nèi)陸的陜西、河南等省多40-50d。桂林位于廣西的東北部，是廣西的暴雨和雷暴中心。目前，桂林電網(wǎng)管轄4000多公里高壓輸電線路，僅2015年一年因雷擊造成的跳閘事故就有76起，雷電已對(duì)桂林電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來重大隱患。所以，雷電監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。

1 雷電定位系統(tǒng)

雷電定位系統(tǒng)（LLS），又名實(shí)時(shí)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要由方向時(shí)差探測(cè)器（TDF）、中央處理機(jī)（NPA）和雷電信息系統(tǒng)（LIS）三部分組成。它能實(shí)時(shí)記錄雷擊的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、幅值、極性、回?fù)舸螖?shù)等各種雷電參數(shù)，是觀測(cè)和研究雷電，進(jìn)行雷電預(yù)警的高新技術(shù)，為防雷保護(hù)工作提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并為快速查找輸電線路雷擊故障點(diǎn)提供參考。

雷電定位系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)雷電出現(xiàn)時(shí)，雷電定位系統(tǒng)通過時(shí)差法探測(cè)器對(duì)雷電進(jìn)行探測(cè)、定位；然后將雷擊數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理機(jī)，中央處理機(jī)將收到的閃電回?fù)魯?shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行交匯處理，給出每個(gè)閃電回?fù)舻臏?zhǔn)確位置、強(qiáng)度等參數(shù)，再將此參數(shù)導(dǎo)入雷電信息系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)庫(kù)；雷電信息系統(tǒng)將探測(cè)到的數(shù)據(jù)結(jié)合GPS，綜合至地圖圖層給出雷擊具體位置和參數(shù)，并將數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)開放，供各類網(wǎng)絡(luò)用戶訪問和調(diào)用。

2 雷電定位系統(tǒng)在輸電線路的應(yīng)用

2.1 定位輸電線路雷擊故障點(diǎn)

定位線路雷擊故障點(diǎn)是雷電定位系統(tǒng)中基礎(chǔ)功能的應(yīng)用，主要是給電力企業(yè)提供線路故障排查、排除安全隱患。在傳統(tǒng)方法中，查找雷擊故障點(diǎn)最常用的手段是繼電保護(hù)動(dòng)作情況與故障錄波圖。在此方法下，單相雷擊故障點(diǎn)定位準(zhǔn)確概率約為70%，兩相、三相故障定位概率則更低。還有時(shí)出現(xiàn)計(jì)算值同雷擊點(diǎn)錯(cuò)位的情況，不僅造成人力物力浪費(fèi)，更可能延長(zhǎng)故障點(diǎn)的查找時(shí)間和事故處理時(shí)間。在使用雷電定位系統(tǒng)情況下，能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)方式中的缺陷，根據(jù)調(diào)度實(shí)時(shí)系統(tǒng)提取雷擊點(diǎn)時(shí)間，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的桿塔坐標(biāo)錄入，再通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查詢，即刻就可收到線路故障時(shí)間段及其區(qū)域內(nèi)雷電情況，發(fā)生處跟輸電線之間距離、雷擊次數(shù)等數(shù)據(jù)，這給查找雷擊點(diǎn)、排除故障帶來準(zhǔn)確參考，極大降低了線路維護(hù)工作者排查故障用時(shí)及工作量，還能夠準(zhǔn)確、快速修復(fù)故障點(diǎn)，對(duì)居民而言，能夠大大降低因停電而帶來的不便。

2.2 提供判斷雷擊故障的科學(xué)依據(jù)

實(shí)際上，不僅僅是雷電，導(dǎo)致輸電線路故障的其他因素也有許多，譬如：外力破壞、樹木放電、線路絕緣擊穿、鳥害、電路老化等，這些問題在輸電線路日常維護(hù)中都是重要勘察對(duì)象，但是要徹底清除這些故障隱患點(diǎn)也是不可能完成的任務(wù)，因此這給判斷事故類型是否為雷擊帶來了干擾。但雷電定位系統(tǒng)很好的清除了這些干擾項(xiàng)，它將探測(cè)到的雷電參數(shù)、位置信息與運(yùn)行中的線路桿塔位置信息一比對(duì)，即可判斷出該處是否發(fā)生雷擊，就很輕松的排除了判斷雷擊故障的其他干擾項(xiàng)。這為輸電線路雷擊故障點(diǎn)判定、查找和快速對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)搶修提供了時(shí)間保障，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 為提出更科學(xué)的防雷措施提供數(shù)據(jù)

按照雷電定位系統(tǒng)多年來記錄的雷電定位信息和各時(shí)段雷電參數(shù)，再結(jié)合輸電線路實(shí)際運(yùn)行的桿塔類型、導(dǎo)線排列、運(yùn)行環(huán)境、季節(jié)天氣等諸多的因素，可以很好的找到地域性雷電活動(dòng)的規(guī)律和輸電線路因雷擊跳閘的原因，有助于分析故障類型是反擊還是繞擊，最后根據(jù)規(guī)律再結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)現(xiàn)有的輸電線路防雷措施進(jìn)行改進(jìn)，提出更好的更有針對(duì)性的防雷措施，保障線路的安全運(yùn)行。譬如，針對(duì)多雷區(qū)域采用加裝避雷器，通過避雷器動(dòng)作削弱雷擊強(qiáng)電流對(duì)線路的影響；繞擊多的區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行避雷線改造，縮小避雷線保護(hù)角，或加裝耦合地形防雷；在春季或雨季雷擊災(zāi)害多的輸電線路，應(yīng)提前做好防雷預(yù)防措施，在日常運(yùn)維中就應(yīng)該提前側(cè)重維護(hù)，提前對(duì)其進(jìn)行絕緣子清掃，將零值絕緣子盡早更換，或?qū)U塔加裝絕緣子以增大絕緣子爬電距離，提高線路絕緣水平來提高其防雷水平。

2.4收集常年的雷電活動(dòng)資料

在掌握雷電活動(dòng)資料上，雷電定位系統(tǒng)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)常年實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雷電活動(dòng)，對(duì)雷電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和記錄，不僅能夠十分準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)乩纂娀顒?dòng)的實(shí)況，還能夠?qū)ζ湔归_比較提供常年的雷電活動(dòng)信息。例如在該系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)下，2010年至2015年桂林全市年平均雷暴日為59.4d，屬高雷區(qū)，沿湘桂走廊，年平均雷暴日從南到北顯著減少，但仍均屬高雷區(qū)；全市雷暴夏季最多，春季次之，秋冬季顯著減少；雷暴的日變化呈單峰型特點(diǎn)，主峰區(qū)在14：00 點(diǎn)-17：00，深夜和凌晨是雷暴活動(dòng)的低谷。通過這些信息為電網(wǎng)防雷策略和日常運(yùn)維安排都具有指導(dǎo)意義。雷電定位系統(tǒng)對(duì)雷擊流幅值分布狀況和雷擊頻率等都可以進(jìn)行有效記錄，我們通過這些信息的對(duì)比分析，可以評(píng)估出輸電線路承受雷擊電流的能力跟防雷措施的運(yùn)行效果，為輸電線路運(yùn)維部門制定相關(guān)排障措施及防雷工作起到參考作用，為電力系統(tǒng)在雷暴日安全運(yùn)行提供必要保障。

3 雷電定位系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中的誤差

雷電定位系統(tǒng)雖然有諸多優(yōu)勢(shì)，然而也存在一定缺陷，即精確度不能精確到100%，其也存在一定誤差。其主要表現(xiàn)為運(yùn)行的輸電線路坐標(biāo)的完整性和準(zhǔn)確性、系統(tǒng)時(shí)鐘與繼電保護(hù)裝置時(shí)鐘的一致性、雷電幅值測(cè)量誤差等方面。輸電線路坐標(biāo)的更新和修正是運(yùn)維單位一項(xiàng)隨電網(wǎng)發(fā)展而需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作；在系統(tǒng)時(shí)鐘與繼電保護(hù)裝置時(shí)鐘尚未一致的情況下，可將雷電定位系統(tǒng)中心站的GPS時(shí)間與繼電保護(hù)裝置時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，找出兩者之間的時(shí)間差，從而減少由時(shí)鐘誤差引起的應(yīng)用困難，這樣可以進(jìn)一步提升雷電定位系統(tǒng)在電網(wǎng)應(yīng)用中的應(yīng)用效能；而雷電定位的雷電幅值測(cè)量誤差和修正則需要大量的雷電流實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，是一項(xiàng)需要常年積累數(shù)據(jù)的研究工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上雷電定位系統(tǒng)在輸電線路雷擊故障點(diǎn)查找、雷擊活動(dòng)規(guī)律的研究、為提出更有針對(duì)性的防雷措施提供科學(xué)依據(jù)等方面發(fā)揮了重要作用，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效保障工具，也是研究區(qū)域性輸電線路運(yùn)行環(huán)境的雷電活動(dòng)規(guī)律、指導(dǎo)輸電線路運(yùn)維部門提出差異化防雷措施的數(shù)據(jù)支撐。可是，雖然如此，誤差卻還是存在的，因此作為電力企業(yè)應(yīng)提升輸電線路的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，縮小系統(tǒng)時(shí)鐘與繼電保護(hù)裝置時(shí)鐘的誤差，使雷電定位系統(tǒng)在電網(wǎng)應(yīng)用中發(fā)揮更好的效能。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王偉平]