雷电定位系统在输电运行中的运用

沈国祥

摘要：本文通过介绍雷电定位系统工作原理、系统构成，详细讨论了雷电定位系统在输电运行中的实用意义，并联系实际指出了一些问题，以供科研人员进一步研究探索。

关键词：雷电定位系统；输电运行；发展趋势

一、雷电定位系统简介

在输电运行中，雷击所产生的危害最大、最频繁，据统计，由雷击引发的线路跳闸占总跳闸次数的30%以上，可见，做好线路防雷工作、及时处理雷击事故是保持线路正常工作的重点之一。雷电定位系统立足于实时检测雷电活动，其应用兴起于近20年，在我国的起步早、覆盖面大、持续性好，已能有效减轻雷电事故损失，加快雷击故障点搜寻速度。鉴于其拥有重大的应用价值，我们有必要深入认识这个系统。

1.基本原理

雷电的发生，往往伴随有比较强的电磁辐射，依据这个辐射信号，测定其电波信息，进行特定的算法分析，我们就能获得比较全面的雷电信息。目前比较常用的定位方法主要有下面三种。

1.1时差定位法

雷电所产生的辐射信号以相同的速率向四周传播，通过记录这个信号到达不同探测站的时间，我们便能得出雷电发生的位置。不难看出，影响其准确率的主要因素是各探测站的时钟误差，而现阶段的GPS时间技术已能很好地减小这个误差，故时差定位方式的精度比较高。

1.2 定向定位法

定向定位的数学依据是三角定位原理，其前提是每个接收到电磁信号的探测站都得出了其与雷电发生位置的方位角，当确定了多个方位角之后，我们就能通过简单的三角定位原理确定雷击发生的具体位置。显然，该方式误判率很小，几乎不存在死区，但其精度易受环境因素影响，误差较时差定位的方式大很多。

1.3 混合定位法

如字面所示，混合定位就是时差定位和定向定位的结合，具备两者的优点，很好地保证了其精度。该方法在雷电定位系统中应用广泛，探测站一方面得出了其与雷击点的方位角，一方面又记录了辐射信号到达探测站的时间差，能有效剔除无效或者误差比较大的数据，减少误判次数，提高判断精确度。

2.系统构成

雷电定位系统的具体组成依各地实际情况有所区别，但大致上都是由四部分构成的：探测站群、中心站、通信网络、用户终端。其主要任务包括雷电的探测与定位，提供相关的信息服务两个方面。探测站群主要用于接收雷电产生的电磁波信号，通过通信网络将其传送给中心站。中心站一般拥有性能强悍的服务器，能依据探测站群传输过来的信号，准确得出雷击发生的位置与其他相关信息。用户终端能够随时对这些数据进行查询，以供电网工作人员参考。

二、雷电定位系统的实用意义

通过雷电定位系统，电网工作人员可以准确了解近段时间的雷电活动情况，查询诸如回击次数、极性等参数，有利于指导各种维护工作、处理雷击事故，具体而言，其实用意义体现在以下几点上。

1.确定输电线路的跳闸与雷击之间的相关性

我们知道，雷雨天气输电线路跳闸的原因主要是雷击，但是，雷击却绝不是唯一原因。在以往的输电运行过程中，我们往往忽略了这一点，将雷雨天气的跳闸全部归因于雷击，结果使得我们无法及时处理隐患，为事故的再次发生留下了根基。而通过应用雷电定位系统，我们就能方便地分析跳闸与雷击的相关性，进而做出准确的分析，找出并解决隐患。

2.指示雷击引起跳闸的故障点，减轻搜寻强度

这是雷电定位系统最为直观的应用，通过该系统，我们能准确定位雷擊的时间、位置，与跳闸的时间、具体输电设备的地理位置相对比，就能指导相关工作人员准确及时地找到雷击引起跳闸的故障点，大大减轻了搜寻强度。

3.方便电网工作人员及时掌握雷电活动信息，避免不必要的事故

雷电定位系统能准确搜集雷击地点、强度及走向等信息，通过分析这些数据，技术人员能对电网的运行方式做出合理的调度，避免不必要的电网事故，同时，这些信息还有利于我们及时安排雷击预防工作，进一步减少雷击损失。

4.有利于分析事故，准确评估相关设施的防雷水平

雷击信息有利于我们准确分析输电事故的产生原因以及预防措施的有效性，而雷电定位系统着眼于长时间、大范围地统计雷电频率、强度，使得我们能及时准确地对任意区域的雷击预防措施进行评估。以此为基础，供电部门很容易就能找到易受雷电影响的薄弱线段，方便工程施工。

5.利于对雷电活动规律的进一步探索研究

通过雷电定位系统提供的信息，我们能长时间、大范围地准确统计诸如雷电日、地闪密度、雷电流幅值等参数。科研人员从中提取所需信息，并进一步探索研究，有助于我们更全面地了解雷电活动规律，进而科学地做出预警和主动防雷工作。

6.提供一个面向全社会的雷电信息库，以利于其他方面的防雷作业

雷击对航空运行、森林防火等工作也有严重危害，将通过雷电定位系统获取的有用信息对全社会公布，将有利于减少雷电对各种其他行业的危害，进一步保障公民的生命财产安全，促进国民经济健康有序地发展。

不难看出，雷电定位系统对输电系统的正常运行具有重大意义，不仅能在事故发生后，方便我们判断雷击与跳闸的相关性，减轻故障点的搜寻工作量，还有利于在事故发生前安排防雷、治雷工作，调度电网运行，减少雷击事故的发生量，更重要的是，也利于科研人员对雷电活动规律的进一步研究，方便其他行业进行科学的防雷工作。总之，雷电定位系统利国利民，值得我们推广应用。

三、发展趋势

雷电定位系统投入使用以来，在指导输电运行管理中发挥了重要作用，雷击故障发生后，能很快确定故障范围，巡视人员先对重点区域进行查找，查找成功率提高约50%。输电运行分析是一项重要的工作，雷击故障分析是其中的一项内容，按照稳定、可靠的原则，应把雷击故障预测作为今后重点考虑的内容，尽可能找出规律性并在运行维护中实施预防措施。雷电定位系统应与其它管理载体进行融合。首先，各个载体间要统一数据要求，实现数据共享，减少数据重复录入，减少数据维护人员。其次，系统目前对雷电活动缺少雷电活动统计分析功能；随着电网不断扩展和完善，线路点多、线长、面广的特点逐渐转化成弱点，容易遭受雷击，但又无法掌控，需要具备大量数据的统计分析功能，找出多雷区和易受雷击区。确保输电线路安全稳定运行是电网运行的核心业务之一，防雷是运行的重要工作之一；为了提高线路防雷的质量和有效性，在发挥雷电定位系统作用的基础上，应反思线路运行维护工作中存在的问题，分析防雷工作中的成绩和不足，考虑与其它管理手段相互融合，减少中间环节和重复工作；另外，在输电线路运行分析中，对近期发生的线路雷击跳闸事故作专题分析，充分结合雷电定位系统提供的数据和分析结果，找出线路走廊区域的雷电活动情况，提高线路防雷工作的针对性。

参考文献：

[1]罗毅，王剑，刘亚新.雷电定位监测系统在输电线路防雷中的应用[J].电网技术，2009，（20）.