淺析雷電定位監測系統在電網中的運用

彭漢濤

（寧夏中科天際防雷股份有限公司，寧夏銀川750011）

1 引言

在電網運行的過程中，雷電是引發電網運行故障產生的重要因素，一旦產生雷電故障電網很容易產生短路、過電壓等現象，嚴重影響了電網運行的穩定性。因此，面對這樣的情況，電力行業為了保證電網運行的穩定性，逐漸將雷電定位監測系統運用到其中，實現對電網運行的監控，分析在雷電的情況下，電網運行是否產生故障，并且對雷電故障點進行準確的定位，進行得以有效的解決，確保電網運行的穩定性和安全性。本文就針對雷電定位監測系統在電網中的具體運用，展開了分析和闡述。

2 雷電對電網所造成的影響

雷電作為常見的一種天氣自然現象，雷電天氣對電網的穩定和安全運行造成了極大的影響，例如：短路、過電壓、跳閘等現象。同時，電網中很多線路都是處于長期暴露的外界環境中的，這樣很容易受到雷電的影響。若是雷電直接擊打到電網線路就，就會引發雷擊過電壓現象的產生；雷電擊中線路周圍大地時產生電磁感應，那么就會產生感應雷過電壓的現象。

其實，不管哪種現象都會導致電網故障的產生，影響電網運行的性能，這樣對人們的日常用電，也會帶來一定的影響。由此看來，雷電對電網穩定、安全的運行，帶來了極大的威脅，圖1為：雷電危害范圍[1]。因此，要想保證電網運行的運行，可以采用雷電定位監測系統，對電網運行進行實時監控，分析其故障，并且加以解決和處理，降低雷電故障產生的可能性。

圖1 雷電危害范圍示意圖

3 雷電定位監測系統分析

雷電定位監測系統的分析主要是從自身的概述、以及系統功能等方面展開。

3.1 概述

探測站、數據處理與系統中心、用戶工作站、雷電信息系統等方面是構成雷電定位監測系統的幾大模塊，并且在雷電定位監測系統使用的時候，還需要微波、光纖、網絡、移動GUMLS等方面的支持，這樣主要是保證雷電定位監測系統使用的便利性[2]。另外，雷電定位監測系統具有一定的自動性、精準性、連續性以及實時性。

雷電定位監測系統屬于實時雷電監測系統，主要是針對電網在雷電天氣的狀態下，能夠實時的分析和顯示雷擊的發生時間、位置、回擊次數等各項雷電信息，并且可以根據各項信息和數據，準確判斷電網雷電故障產生的位置，便于故障的處理和解決，以此保證電網運行的穩定性。

3.2 系統功能

電網運行的時候，通過利用雷電定位監測系統可以快速的查找出雷電故障產生的位置，并且在后期故障處理的過程中，也具有一定的指導性作用。同時，可以根據雷電定位監測系統顯示的狀態，對雷電的發展趨勢進行預測，以及電網雷電故障產生的可能性，進而為電網雷電故障預防處理工作的展開，提供了重要的支持。

雷電定位監測系統可以通過利用計算機技術，實現數據和信息的共享，這樣在數據和信息的使用方面，提供了相對便利的條件。同時，雷電定位監測系統還可以利用撥號共嫩，進行雷電定位的查詢。電網工作人員可以通過雷電定位監測系統所顯示的內容，及時掌握雷電運行的狀態，便于工作人員對電網做出相應的調整，進而降低電網雷電故障的產生，確保電網運行的穩定性。

雷電定位監測系統可以相關的應用軟件相互配合，實現自動查詢和查找的功能，進而準確的顯示線路雷擊故障產生相關資料，這樣也可以為后期電網運行的調整，提供了相對便利的條件。

4 具體運用

為了確保電網運行的穩定性和安全性，尤其是在雷電的天氣下，及時查找雷電故障產生的位置，提升雷電故障解決的效率和準確性，電力企業逐漸將雷電定位監測系統運用到其中，下面就對具體的運用內容，展開了分析和闡述。

4.1 硬件設備

在雷電定位監測系統應用的時候，需要安裝硬件設備，主要適用于測量雷電波峰值，以及雷電達到時間、雷電的方向等方面，這樣工作人員可以根據該方面，對電網做出相應的處理，采取預防措施，避免電網雷電故障的產生[3]。那么，在硬件設備安裝的時候，需要從從以下幾個方面展開。

在安裝硬件之前，需要構建系統結構圖，如圖2所示，并且在系統結構圖繪制完成以后，根據系統圖構建硬件平臺，這樣可以便于工作人員對雷電定位監測系統的使用。

圖2 系統結構圖

針對探測點位置的選擇，需要考慮探測設備不會受到雷電波、電磁波等方面的影響，這樣才能保證雷電定位監測系統的實用性能。另外，需要與專用的網絡以及一級中心站主機進行連接，這樣可以對各項信息和數據進行實時傳遞，避免數據和信息出現延遲。

可以利用光纖通道，將一級中心站路由器與交換機進行連接，進而有效提升雷電定位監測系統的運用效率。

探測點既能測量雷電方向角，又能測量雷電波到達時間稱閃電探測和測距系統（縮寫為LDAR）。該系統是一個大面積、全自動、實時性雷電監測網，它由雷電探測站（DTF）、中心處理站（PA）、用戶終端站（NDS）和通訊網絡組成雷電探測站探測和處理雷電電磁波脈沖信號，并采用GPS技術對雷電脈沖進行高精度（ns級）時間標定。中心處理站高速處理各探測站傳送的雷電原始信號，并將處理好的雷電信息立即發送給用戶終端站，用戶終端站根據擁有的地理信息系統（GIS）、電力系統觀測目標數據庫（ODS）和雷電信息數據庫（LDB），將雷電的發生、發展以及雷擊事故分析迅速展現在生產調度與分析人員面前，為雷電的監測和防治提供高新技術手段。

圖3 接收閃電電磁脈沖波形圖

4.2 線路雷擊點

確定線路累計點是雷電定位監測系統在電網運用的重點，主要是因為雷電定位系統可以對電網的運行狀態，進行實施監測，進而分析地雷擊的時間、方位、電流等相關參數。因此，雷電定位監測系統在運用的時候，需要向系統中輸入電網線路跳閘的時間，并且可以利用四線確定好輸電線路坐標，這樣可以快速、準確的查找電網雷擊故障點，進而有助于工作人員對故障的處理和解決。

圖4 確定雷擊故障點的算法，脈沖波行，定位依據

另外，在電網運行的時候，經常將發生在雷雨時而又未能查到故障閃絡點的線路跳閘原因認為是雷擊所造成的，這樣就會影響對真正原因的尋找，也為電網安全、穩定的運行造成了嚴重的影響[4]。然而，雷電定位監測系統在電網運用的時候，可以實時監測云對地雷擊的時間以及方位、電流等必要性參數，在系統中輸入線路跳閘時間以及利用預先輸入的輸電線路坐標，可以準確的判斷線路故障是否是因為雷擊所造成的，若是系統沒有顯示，工作人員需要繼續查找，若是有顯示便可以立即進行處理，可以使原來的一些事故中的雷擊假象得以排除，進而縮短故障尋找和維修時間，避免對人們日常用電造成較大的影響。

4.3 雷電對大地的擊距公式的算法

雷電對避雷線的擊距rs采用IEEE推薦公式：

雷電對導線的擊距rc按下式計算：

式中：Uph為導線上工作電壓瞬時值。

為了保證線路跳閘率計算結果與實際運行情況更加吻合，取擊距系數β與導線高度hc的關系為：

則雷電對大地的擊距rg公式為

4.4 雷電信息共享

雷電定位監測系統在電網運用的時候，可以有效實現雷電信息共享的功能，具體的內容可以從以下幾個方面展開。

針對一些重要的信息和數據，可以利用專線的方式，也就是專用通道接，并且將專用通道直接連接到系統終端，這樣可以有效完成數據和信息的統計，并且都是呈現獨立的狀態，有助于電網運行的調整。

針對一些普通數據，可以利用網絡連接的方式，也就是將局域網連接到系統終端，并且根據程序設定，隨時或者定時的獲取雷電信息，進而對電網做出相應的調整。

4.5 故障判斷

電網在雷電天氣運行的情況下，一旦發生故障，并且沒有尋找到詳細的原因，就會歸結到雷電故障，這樣對故障的處理和維修都會造成影響[5]。然而，雷電定位監測系統在電網運用的時候，可以通過查找落雷點來判斷事故發生的類型，這樣對故障的處理起到了重要的作用。另外，由于雷電定位監測系統可以對故障進行判斷，便于工作人員預防措施的采取，大大降低故障的產生，確保電網運行的穩定性和安全性。

5 系統維護措施

雷電定位監測系統在長期使用的狀態下，是需要工作人員定期進行維護的，這樣才能避免系統異常的產生。那么，在雷電定位監測系統維護的時候，可以從以下幾個方面展開。

工作人員需要對系統的運行狀態進行巡視，一旦發生異常需要立即進行解決，避免產生不必要的影響。

需要時刻掌握天氣預報，在雷電天氣來臨的時候，對雷電定位監測系統進行檢查，測試其使用性能，并且需要做好相應的記錄，這樣可以為后期的系統維護和調整工作，提供重要的數據和信息支持[6]。

在雷電天氣結束以后，應當對雷電定位監測系統運行的情況進行分析，對產生的數據和信息進行統計，這樣可以準確分析系統使用是否產生異常，并且可以及時的解決和處理，以此保證雷電定位監測系統在電網運用的有效性。

6 結束語

雷電定位監測系統在電網運行中起到了非常重要的作用，可以有效保證電網在雷電天氣運行的穩定性，避免造成局部停電，影響人們的用電。