● 國(guó)網(wǎng)大連供電公司 李金哲

雷擊跳閘是輸電線路及電氣設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常遇到的一種故障，每年占各類(lèi)跳閘總數(shù)的40%～70%。輸電線路發(fā)生的每次雷擊跳閘都可能給線路造成損害，為了確保線路的安全運(yùn)行，必須盡快找到故障點(diǎn)并加以排除。以往在查找故障點(diǎn)時(shí)，要進(jìn)行大規(guī)模的立體式搜素，耗費(fèi)了很多人力、物力和時(shí)間。而應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，可以快速、準(zhǔn)確定位雷擊點(diǎn)，還能對(duì)雷電的性質(zhì)（包括雷電流幅值、極性、發(fā)生時(shí)間等）進(jìn)行測(cè)定和記錄，從而為雷擊故障的分析、處理提供依據(jù)。

1 雷電定位系統(tǒng)的構(gòu)成與原理

雷電定位系統(tǒng)（LIS）是應(yīng)用現(xiàn)代雷電監(jiān)測(cè)技術(shù),探測(cè)雷電活動(dòng)規(guī)律、落雷點(diǎn)及雷電物理參數(shù)的一整套設(shè)備。它能夠?qū)纂娀顒?dòng)實(shí)施全自動(dòng)、大面積、高精度的監(jiān)測(cè)，遙測(cè)雷電閃絡(luò)發(fā)生時(shí)的時(shí)間、地點(diǎn)、峰值、極性、閃絡(luò)次數(shù)，并能以分時(shí)彩圖形式顯示雷電運(yùn)動(dòng)軌跡。正是由于雷電定位系統(tǒng)能夠?qū)纂妼?shí)施即時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)定，目前已被廣泛地應(yīng)用到電力系統(tǒng)輸電線路的運(yùn)行管理中。

1.1 雷電定位系統(tǒng)的構(gòu)成

雷電定位系統(tǒng)主要由雷電監(jiān)測(cè)站、數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)控制中心（中心站）、用戶(hù)工作站（雷電顯示終端）以及必要的通信系統(tǒng)構(gòu)成。

雷電監(jiān)測(cè)站主要由電磁天線、雷電波波形識(shí)別及處理單元、GPS時(shí)鐘單元、通信、電源及保護(hù)單元等構(gòu)成。雷電監(jiān)測(cè)站的主要功能是測(cè)定雷電波的特征量，并將每次雷擊閃絡(luò)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、方向、強(qiáng)度等即時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到中心站。中心站則對(duì)各監(jiān)測(cè)站發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行分析處理和定位計(jì)算，然后將結(jié)果發(fā)送給用戶(hù)工作站，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)雷電信息服務(wù)器發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上。

1.2 雷電定位系統(tǒng)工作原理

雷電發(fā)生時(shí)伴有強(qiáng)光、聲和電磁輻射，其中電磁輻射會(huì)形成電磁輻射場(chǎng)，而它最適合大范圍監(jiān)測(cè)。電磁輻射場(chǎng)主要以低頻/甚低頻（LF/VLF）沿地球表面?zhèn)鞑?，其傳播的范圍直徑可達(dá)數(shù)百千米或更長(zhǎng)，這取決于當(dāng)時(shí)的放電能量。地閃和云閃是雷電放電的主要形態(tài)，地閃危害地面物體安全，由主放電和后續(xù)放電構(gòu)成，現(xiàn)代光學(xué)觀測(cè)表明，50%以上后續(xù)放電在接近地面時(shí)會(huì)脫離主放電通道，形成新的對(duì)地放電點(diǎn)。

雷電定位系統(tǒng)是由多個(gè)監(jiān)測(cè)站同時(shí)測(cè)量雷電電磁輻射場(chǎng)，并剔除云閃信號(hào)對(duì)地閃定位。監(jiān)測(cè)站利用寬頻天線系統(tǒng)和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電子電路、識(shí)別地閃信號(hào)，并對(duì)地閃每次回?fù)舨ǖ姆逯颠M(jìn)行采樣，使測(cè)量值與回?fù)舨ㄐ纬傻拈_(kāi)始部分相對(duì)應(yīng)，并使電離層折反射的影響最小，在理論和技術(shù)上可保證測(cè)量雷擊點(diǎn)和雷電流峰值的準(zhǔn)確性。

雷電定位方法主要有定向法、時(shí)差法、綜合定位法等3種，其中綜合法是當(dāng)前使用最廣泛的方法，我國(guó)電網(wǎng)90%以上都是采用此種方法。

1.3 雷電定位系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)

一個(gè)地區(qū)雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站總是有限的，因此其中心站得到的數(shù)據(jù)或信息量也是有限的，影響到雷電定位的準(zhǔn)確性。若將各相鄰地區(qū)的雷電定位系統(tǒng)邊際監(jiān)測(cè)站的信息共享，即可進(jìn)行互補(bǔ)，又能消除盲區(qū)。因此，實(shí)現(xiàn)雷電定位系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)必然趨勢(shì)，從而使雷電定位系統(tǒng)進(jìn)一步得到優(yōu)化，并向更科學(xué)更合理的方向發(fā)展。目前，雷電定位系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋我國(guó)大部分地區(qū)。

2 雷電定位系統(tǒng)在電網(wǎng)中的運(yùn)用

雷電定位系統(tǒng)在各個(gè)網(wǎng)省中，由于軟、硬件等的差異，可能存在著形式上的不同，但功能和內(nèi)容基本相同。本文以遼寧電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)為例予以闡述。

2.1 雷電參數(shù)查詢(xún)模式

雷電參數(shù)查詢(xún)，根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)型式的不同，可有3種模式：專(zhuān)線終端、C/S網(wǎng)絡(luò)終端、B/S網(wǎng)絡(luò)終端。

專(zhuān)線終端指以專(zhuān)用通信通道（電纜）接受雷電數(shù)據(jù)的終端，如果距離遠(yuǎn)，需使用調(diào)制解調(diào)器，它的實(shí)時(shí)性較好，可提供完整的統(tǒng)計(jì)功能，缺點(diǎn)是必須有專(zhuān)用通道。

C/S網(wǎng)絡(luò)終端指客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器方式的終端?？蛻?hù)機(jī)安裝應(yīng)用程序，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需專(zhuān)用通道，只要可以訪問(wèn)雷電服務(wù)器即可。相比B/S網(wǎng)絡(luò)終端，由于有安裝程序，本地有地圖，可以快速進(jìn)行地圖的放大、縮小等操作。

B/S網(wǎng)絡(luò)終端指瀏覽器/服務(wù)器方式終端?？蛻?hù)端無(wú)需安裝程序，使用通用的瀏覽器從網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)雷電網(wǎng)站即可查詢(xún)雷電數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是不需安裝程序。

遼寧電網(wǎng)采用的是B/S網(wǎng)絡(luò)終端查詢(xún)方式。

2.2 雷電參數(shù)查詢(xún)方法

首先進(jìn)入局域網(wǎng)，點(diǎn)擊雷電定位系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)址，通過(guò)輸入“用戶(hù)名”及“密碼”后即可打開(kāi)雷電定位系統(tǒng)主頁(yè)。主頁(yè)界面上有3個(gè)區(qū)域：功能區(qū)、雷閃地理位置顯示區(qū)和信息輸出區(qū)。

2.3 LLS的主要用途及應(yīng)用實(shí)例

（1）快速定位故障點(diǎn)。與傳統(tǒng)手段相比，LLS可在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)定位出雷擊故障位置，使巡線效率大大提高。例如：2016年8月12日0時(shí)14分，遼寧電網(wǎng)某220kV線路發(fā)生跳閘，并重合成功。通過(guò)查詢(xún)，LLS在相應(yīng)的時(shí)間段里給出雷擊范圍在296號(hào)～302號(hào)塔之間。經(jīng)巡線檢查，遭受雷擊的塔是299號(hào)，并發(fā)現(xiàn)絕緣子已燒傷。從查詢(xún)圖中可以看出，299號(hào)塔附近遭受到第5號(hào)雷的雷擊，雷擊電流為178.8kA。

（2）準(zhǔn)確判定故障性質(zhì)。以往發(fā)生線路事故，特別是在雷雨季，由于缺少技術(shù)手段，不是雷擊被誤判為雷擊的情況時(shí)有發(fā)生。自從有了LLS，在處理電網(wǎng)故障過(guò)程中首先查看雷電定位系統(tǒng)的反應(yīng)，并將其作為判定故障性質(zhì)的一種手段。倘若雷電定位系統(tǒng)沒(méi)有任何反應(yīng)，則立即按其他故障（如外力破壞）進(jìn)行查找，這樣大大提高線路的運(yùn)行管理水平。

（3）雷電數(shù)據(jù)查詢(xún)。LLS具有數(shù)據(jù)查詢(xún)功能，根據(jù)查詢(xún)獲得的數(shù)據(jù)，可進(jìn)行雷電活動(dòng)規(guī)律分析，雷電統(tǒng)計(jì)報(bào)表，劃分雷擊區(qū)，實(shí)施預(yù)警發(fā)布，制定預(yù)防雷害事故措施，并可為線路建設(shè)與改造提供依據(jù)。例如繪制雷電流幅值概率圖，利用LLS的參數(shù)統(tǒng)計(jì)功能，可以直接將所選地區(qū)的雷電流幅值概率圖繪制或拷貝出來(lái)。

（4）防雷評(píng)估。由于雷電活動(dòng)具有不確定性，以往對(duì)防雷設(shè)施無(wú)法評(píng)價(jià)，妨礙了電網(wǎng)防雷措施的實(shí)施與改進(jìn)。應(yīng)用LLS可對(duì)監(jiān)視區(qū)域及線路走廊的雷電活動(dòng)實(shí)施大面積、高精度、全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)對(duì)雷電強(qiáng)度、雷擊密度、頻率的統(tǒng)計(jì)分析和對(duì)比，完成對(duì)防雷設(shè)施進(jìn)行功效評(píng)估。根據(jù)LLS提供的數(shù)據(jù)，可方便地找出線路的“易擊段”“易擊塔”及防雷設(shè)施存在的問(wèn)題等，從而為線路設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考或依據(jù)。

（5）線路雷擊預(yù)警。閃電定位軟件根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)得的雷擊數(shù)據(jù)，與多站圖形終端上輸電線路的地理信息相結(jié)合，根據(jù)2個(gè)值域?yàn)橛?jì)算條件進(jìn)行自動(dòng)篩選，實(shí)時(shí)判斷哪條線路、桿塔可能遭雷擊，并進(jìn)行聲音報(bào)警，提示工作人員提前做好準(zhǔn)備，在調(diào)度告知某條線路跳閘時(shí)，能快速響應(yīng)。

3 雷電定位系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)與管理

3.1 中心站（PA）

（1）明確中心站管理部門(mén)，遼寧為調(diào)度通信部門(mén)，并設(shè)專(zhuān)人定期對(duì)中心站、監(jiān)測(cè)站和通信通道進(jìn)行檢查。

（2）雷雨季節(jié)前進(jìn)行一次全系統(tǒng)的檢查維護(hù)，確保雷電定位系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（3）在雷雨季節(jié)，每天定時(shí)對(duì)中心站設(shè)備進(jìn)行檢查巡視，并注意接受監(jiān)測(cè)站的故障報(bào)警。

（4）閃電定位軟件會(huì)自動(dòng)接受、記錄各監(jiān)測(cè)站運(yùn)行信息，并在監(jiān)測(cè)站中斷（故障）時(shí)，以5分鐘一個(gè)周期進(jìn)行提示音報(bào)警。維護(hù)人員應(yīng)首先判斷是否為網(wǎng)絡(luò)故障，如果是應(yīng)及時(shí)與通信部門(mén)聯(lián)系處理，如果否應(yīng)立即通知監(jiān)測(cè)站維護(hù)人員對(duì)探測(cè)儀進(jìn)行復(fù)位處理；倘若5分鐘內(nèi)沒(méi)有恢復(fù)正常，維修人員應(yīng)及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行軟件修復(fù)或硬件更換處理。

（5）雷雨季節(jié)，每月對(duì)得到的雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行整理核對(duì)，妥善保存歷史數(shù)據(jù)。

（6）及時(shí)更改、添加輸電線路信息，及時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)。

（7）每年對(duì)雷擊跳閘線路的系統(tǒng)預(yù)測(cè)信息、查詢(xún)狀態(tài)下的電子地圖及實(shí)際跳閘桿塔、相位等情況做成電子文檔存檔。

（8）監(jiān)視雷電系統(tǒng)的運(yùn)行情況并建立運(yùn)行記錄。運(yùn)行記錄包括系統(tǒng)運(yùn)行情況、故障發(fā)生時(shí)間與處理結(jié)果等，每年進(jìn)行線路走廊、省市地區(qū)雷電發(fā)生情況運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.2 監(jiān)測(cè)站（TDF）

（1）監(jiān)測(cè)站通常由所在地供電企業(yè)負(fù)責(zé)管理，并設(shè)專(zhuān)人維護(hù)（主要是電源維護(hù)），定期對(duì)該監(jiān)測(cè)站巡視檢查，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)上報(bào)中心站或經(jīng)中心站同意后進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。中心站則根據(jù)故障情況派人或請(qǐng)廠家進(jìn)行處理。

（2）保證雷電監(jiān)測(cè)站與中心站通信線路暢通，發(fā)現(xiàn)通道有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)上報(bào)中心站，并由中心站與有關(guān)單位聯(lián)系處理。

（3）每年雷雨季節(jié)前，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行一次全面檢查，適時(shí)更換探頭硅膠干燥劑。在雷雨季節(jié)中，每月對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行一次巡視檢查。

（4）各地監(jiān)測(cè)站除緊急情況外，不得退出運(yùn)行。

3.3 終端站（LIS）

（1）終端站維護(hù)人員負(fù)責(zé)終端設(shè)備運(yùn)行的日常維護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理并報(bào)中心站。

（2）經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)終端可以登陸查詢(xún)雷電信息，但不得擅自修改系統(tǒng)信息。用戶(hù)終端必須每天24小時(shí)開(kāi)機(jī)才能保證數(shù)據(jù)的及時(shí)與更新，在雨季每天開(kāi)機(jī)或者查詢(xún)之前手動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，否則查詢(xún)的結(jié)果不能保證準(zhǔn)確可靠。

（3）在雷雨季節(jié)，每日對(duì)終端站進(jìn)行一次檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺少雷電數(shù)據(jù)時(shí)，可手動(dòng)更新數(shù)據(jù)或向中心站請(qǐng)求人工遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)，補(bǔ)齊雷電數(shù)據(jù)。

（4）線路發(fā)生雷擊跳閘后，應(yīng)及時(shí)在終端站上進(jìn)行定位查詢(xún)，并盡快將查詢(xún)結(jié)果反饋給有關(guān)部門(mén)，以指導(dǎo)線路故障點(diǎn)的查詢(xún)。

（5）為保證雷電分析顯示終端正常運(yùn)行，終端維護(hù)人員應(yīng)每月將終端運(yùn)行及故障處理情況上報(bào)中心站。

（6）終端站維護(hù)人員要及時(shí)對(duì)系統(tǒng)軟件升級(jí)。