油田電網雷電活動規律精細化研究

齊靜靜

摘 要：基于Java和Oracle數據庫進行閃電定位資料數據處理，結合近年來閃電定位資料的大數據分析，對2013-2019年油田配電網區域的雷電監測數據進行分析，得到油田電網區域及電力線路的雷擊強度和雷擊大地密度的精細化網格數據。分析結果表明：區域平均雷擊強度在15kA左右，局部地區雷擊強度較大，最大值達36kA;雷擊大地密度由東北向西南呈現出遞增的趨勢，南部雷暴較為頻繁，大部分區域雷擊大地密度約2次/km2·a。上述雷擊強度和雷擊大地密度的精細化網格數據對油田電力線路的雷擊風險評估和差異化防護具有重要意義。

關鍵詞：電網;雷電活動;雷擊大地密度;雷擊強度

0 引言

閃電定位系統的應用大大提高了雷電觀測的準確性、連續性和可靠性，為雷電特征分析和雷電災害預報預警提供了有效支撐[1]。本文基于山東省閃電定位系統獲取的閃電定位資料，采用基于Java和Oracle數據庫的閃電定位資料數據處理方法，對油田電網區域的雷電活動規律進行了數據分析，得到油田電網區域范圍的雷擊強度和雷擊大地密度精細化網格數據。同時以兩條電力線路為例，獲取了電力線路雷擊強度和雷擊大地密度的精細化數據，為線路的雷擊風險評估和差異化防雷設計提供了基礎資料。

1 雷電資料收集及分析處理

1.1 資料收集

為確定油區雷電環境及雷電活動規律，利用2013-2019年的閃電定位資料，對油田配電網區域雷電的時空分布特征及其活動規律進行研究。閃電定位系統為LDII型閃電定位系統，為時差與磁定向相結合的定位方式[2-3]。

1.2 基于Java和Oracle數據庫的閃電定位資料數據處理

Oracle 數據庫提供了常用的數據提取和加載工具SQL*LOADER，它是讀取一個文本文件并將數據放入Oracle表中的一個Oracle 產品。SQL*LOADER對于固定長度的格式及固定分隔符的格式使用方便。但閃電定位資料對時間字段進行了分割，在存儲數據時則要把分割的時間字段合并成一個，并且某些閃電定位資料含有中文內容，SQL*LOADER對這樣資料的加載難以實現。利用Java 語言方便的解決了閃電定位資料中時間字段分割而不能直接被Oracle 數據庫提取的難題，將這些數據導入到Oracle數據庫之中，再利用sql語句統計分析閃電資料，最后將統計的數據導出數據庫，使用第三方軟件繪圖，分析閃電的活動規律。

2 油田配網區域雷擊大地密度和雷擊強度的精細化研究

2.1 山東省雷擊大地密度和雷擊強度精細化研究

根據山東電網雷電監測定位系統的閃電資料，將研究區域進行網格劃分，計算出每個網格的閃電次數，對地閃探測資料按照探測效率90%進行了修正。利用sufer軟件將山東省閃電定位數據資料處理制成閃電的雷擊密度及強度的等值線圖。

由圖2可以看出，山東省大部分區域的閃電密度在1.5次/km2·a以下，中部的大部分地區雷擊大地密度在3.0次/km2·a以上，而南部以及西南部的小部分地區的雷擊大地密度在6.0次/km2·a以上，最高可達到11.5次/km2·a。因此山東省東部以及北部雷擊比較少，而中部往西南方向地區雷擊較為頻繁。山東省總體閃電強度較低，大部分地區雷擊強度在25kA以下，極個別地區雷擊強度在40kA以上。

整體上看，山東省閃電的強度分布基本呈現均勻狀態，東部與西部邊緣的小部分地區強度略高;雷擊大地密度呈現出中間高四周低的狀態，南部以及西南部小部分地區雷擊大地密度特別高。

2.2 配網區域雷擊大地密度和雷擊強度精細化研究

山東省雷電活動基本特征研究基礎上，開展油區雷電參數的精細化數據研究。分析過程中，將油區分為北部、南部油區。

北部油區經度跨度約150km，緯度跨度50多公里，在該狹長的區域，平均雷擊強度在15kA左右，主要集中在12kA-18kA區間。局部地區雷擊強度較大，最大值出達36kA，小部分區域雷擊強度處于10kA以下。

在該狹長的區域的西部雷擊大地密度處于1 次/km2·a左右，東部地區的雷擊大地密度普遍比西部地區的高。雷區中心雷擊大地密度可達2.9次/km2·a，此數據和該地區雷暴日計算出的雷擊大地密度3.22次/km2·a基本相符。

南部油區經度跨度達100多公里，緯度跨度50多公里，在該狹長的區域，大部分地區的雷擊強度在15kA左右，部分地區雷擊強度處于10kA以下，有很小的部分區域雷擊強度處于20kA以上。

在該狹長的區域的南部雷暴較為頻繁，南部的大部分區域雷擊大地密度處于2 次/km2·a;西北及東北部雷擊大地密度普遍比南部地區偏低，一般在 1.5次/km2·a以下。該區域雷擊大地密度可達3.1次/km2·a。

3 油區主要配電線路沿線雷電分布規律

3.1 線路一沿線閃電分布規律

采三線沿線雷擊大地密度約為1.15次/km2·a-1.25次/km2·a，強度約為14-22kA，沿線雷擊密度較大，容易發生雷擊事故。北邊雷擊大地密度在0.7次/km2·a以下，強度在8-18kA左右，西邊雷擊大地密度1.35次/km2·a以上，強度在10-18kA左右，因此北部雷擊比較少，西部雷擊比其他區域要多一些。

3.2 線路二沿線閃電分布規律

線路二的沿線雷擊大地密度由西南向東北方向遞減，西南部雷擊大地密度約為1次/km2·a-1.5次/km2·a，雷擊強度在為8kA-28kA之間，東北部雷擊大地密度在0.3次/km2·a以下，強度在0-8kA之間。

4 結論

①油田電網區域的雷擊強度分布比較均勻，一般在6kA-22kA之間，東北部區域雷擊強度略高一些，個別小區域雷擊強度達到54kA;雷擊大地密度由東北向西南呈現出遞增的趨勢，閃電多發生在西南部區域，雷擊大地密度在1.0次/km2·a-1.9次/km2·a之間;

②對線路一而言，西部雷擊較為頻繁，一般在1.35次/km2·a以上，北部雷擊較少，基本在0.7次/km2·a以下;該區域閃電強度一般在8kA-18kA之間，中部個別區域閃電強度在26kA以上。對線路二而言，雷擊大地密度由東北向西南呈現出遞增的趨勢，東北區域雷擊較少，基本趨近于0，西南區域雷擊較為頻繁，一般在1.4次/km2·a以上;該區域雷擊強度一般在8kA-28kA之間，東部雷擊強度在8kA以下，北部以及南部個別區域在40kA以上。

參考文獻：

[1]劉敏，薛小寧，張博宇等.榆林地區雷電活動特征分析[J].陜西氣象，2017（1）：23-27.

[2]李家啟，汪志輝，任艷等.閃電定位系統與人工觀測雷電日參數對比分析[J].氣象科技，2012，40（1）：132-136.

[3]鄧春林，季嚴飛，劉剛.基于雷電定位數據的區域雷擊災害風險評估方法探討[J].南京信息工程大學學報（自然科學版），2010，2（2）：139-142.