雷電定位系統在輸電線路防雷中的應用

廖磊

【摘 要】輸送電量大、線路通道地域跨越大、通道內環境氣候復雜等都是高壓輸電線路的特點。高壓輸電線路常年暴露在戶外運行，經受各種惡劣環境考驗，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有發生。因此，如果可以快速找出雷擊故障點，對迅速處理輸電線路雷擊故障，快速恢復供電很有幫助。雷電定位系統正是在這樣的環境需求下設置的，以下詳細闡述雷電定位系統的實時監測過程。

【關鍵詞】輸電線路；雷電定位系統；雷擊故障點查找

當今電力已作為現代社會的主要能源，與國民經濟建設和人民生活有著極為密切的關系，供電不穩定，特別是大面積停電事故所造成的經濟損失和社會影響是十分嚴重的，在線路跳閘中由于雷擊跳閘的占很大比例，因此，作為電網大動脈的高壓輸電線路要確保安全運行，防雷措施的研究就顯得尤為重要。

廣西是我國雷暴活動最頻繁的地區之一，比湖南、貴州等省多20-30d，比內陸的陜西、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，雷電已對桂林電網的安全運行帶來重大隱患。所以，雷電監測就顯得尤為重要。

1 雷電定位系統

雷電定位系統（LLS），又名實時雷電監測系統。主要由方向時差探測器（TDF）、中央處理機（NPA）和雷電信息系統（LIS）三部分組成。它能實時記錄雷擊的發生時間、地點、幅值、極性、回擊次數等各種雷電參數，是觀測和研究雷電，進行雷電預警的高新技術，為防雷保護工作提供實時數據，并為快速查找輸電線路雷擊故障點提供參考。

雷電定位系統的工作原理是：當雷電出現時，雷電定位系統通過時差法探測器對雷電進行探測、定位；然后將雷擊數據發送給中央處理機，中央處理機將收到的閃電回擊數據實時進行交匯處理，給出每個閃電回擊的準確位置、強度等參數，再將此參數導入雷電信息系統形成數據庫；雷電信息系統將探測到的數據結合GPS，綜合至地圖圖層給出雷擊具體位置和參數，并將數據庫數據開放，供各類網絡用戶訪問和調用。

2 雷電定位系統在輸電線路的應用

2.1 定位輸電線路雷擊故障點

定位線路雷擊故障點是雷電定位系統中基礎功能的應用，主要是給電力企業提供線路故障排查、排除安全隱患。在傳統方法中，查找雷擊故障點最常用的手段是繼電保護動作情況與故障錄波圖。在此方法下，單相雷擊故障點定位準確概率約為70%，兩相、三相故障定位概率則更低。還有時出現計算值同雷擊點錯位的情況，不僅造成人力物力浪費，更可能延長故障點的查找時間和事故處理時間。在使用雷電定位系統情況下，能夠有效規避傳統方式中的缺陷，根據調度實時系統提取雷擊點時間，將數據庫中的桿塔坐標錄入，再通過監測系統查詢，即刻就可收到線路故障時間段及其區域內雷電情況，發生處跟輸電線之間距離、雷擊次數等數據，這給查找雷擊點、排除故障帶來準確參考，極大降低了線路維護工作者排查故障用時及工作量，還能夠準確、快速修復故障點，對居民而言，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依據

實際上，不僅僅是雷電，導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中都是重要勘察對象，但是要徹底清除這些故障隱患點也是不可能完成的任務，因此這給判斷事故類型是否為雷擊帶來了干擾。但雷電定位系統很好的清除了這些干擾項，它將探測到的雷電參數、位置信息與運行中的線路桿塔位置信息一比對，即可判斷出該處是否發生雷擊，就很輕松的排除了判斷雷擊故障的其他干擾項。這為輸電線路雷擊故障點判定、查找和快速對故障點進行及時搶修提供了時間保障，對電網的穩定運行打下了一個堅實的基礎。

2.3 為提出更科學的防雷措施提供數據

按照雷電定位系統多年來記錄的雷電定位信息和各時段雷電參數，再結合輸電線路實際運行的桿塔類型、導線排列、運行環境、季節天氣等諸多的因素，可以很好的找到地域性雷電活動的規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，最后根據規律再結合實際運行情況對現有的輸電線路防雷措施進行改進，提出更好的更有針對性的防雷措施，保障線路的安全運行。譬如，針對多雷區域采用加裝避雷器，通過避雷器動作削弱雷擊強電流對線路的影響；繞擊多的區域對其進行避雷線改造，縮小避雷線保護角，或加裝耦合地形防雷；在春季或雨季雷擊災害多的輸電線路，應提前做好防雷預防措施，在日常運維中就應該提前側重維護，提前對其進行絕緣子清掃，將零值絕緣子盡早更換，或對桿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資料

在掌握雷電活動資料上，雷電定位系統有著無可比擬的優勢。該系統常年實時監測雷電活動，對雷電信息進行實時采集和記錄，不僅能夠十分準確地反映當地雷電活動的實況，還能夠對其展開比較提供常年的雷電活動信息。例如在該系統統計下，2010年至2015年桂林全市年平均雷暴日為59.4d，屬高雷區，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；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，主峰區在14：00 點-17：00，深夜和凌晨是雷暴活動的低谷。通過這些信息為電網防雷策略和日常運維安排都具有指導意義。雷電定位系統對雷擊流幅值分布狀況和雷擊頻率等都可以進行有效記錄，我們通過這些信息的對比分析，可以評估出輸電線路承受雷擊電流的能力跟防雷措施的運行效果，為輸電線路運維部門制定相關排障措施及防雷工作起到參考作用，為電力系統在雷暴日安全運行提供必要保障。

3 雷電定位系統實際應用中的誤差

雷電定位系統雖然有諸多優勢，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。其主要表現為運行的輸電線路坐標的完整性和準確性、系統時鐘與繼電保護裝置時鐘的一致性、雷電幅值測量誤差等方面。輸電線路坐標的更新和修正是運維單位一項隨電網發展而需要長期堅持的一項基礎工作；在系統時鐘與繼電保護裝置時鐘尚未一致的情況下，可將雷電定位系統中心站的GPS時間與繼電保護裝置時間進行比對，找出兩者之間的時間差，從而減少由時鐘誤差引起的應用困難，這樣可以進一步提升雷電定位系統在電網應用中的應用效能；而雷電定位的雷電幅值測量誤差和修正則需要大量的雷電流實際測量數據進行標定，是一項需要常年積累數據的研究工作。

4 結語

綜上雷電定位系統在輸電線路雷擊故障點查找、雷擊活動規律的研究、為提出更有針對性的防雷措施提供科學依據等方面發揮了重要作用，是電網安全運行的有效保障工具，也是研究區域性輸電線路運行環境的雷電活動規律、指導輸電線路運維部門提出差異化防雷措施的數據支撐。可是，雖然如此，誤差卻還是存在的，因此作為電力企業應提升輸電線路的數據準確性，縮小系統時鐘與繼電保護裝置時鐘的誤差，使雷電定位系統在電網應用中發揮更好的效能。

【參考文獻】

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[責任編輯：王偉平]