雷电定位系统在输电线路防雷中的应用

廖磊

【摘 要】输送电量大、线路通道地域跨越大、通道内环境气候复杂等都是高压输电线路的特点。高压输电线路常年暴露在户外运行，经受各种恶劣环境考验，雷击是造成输电线路故障的主要因素之一，因雷击引起输电线路跳闸中断供电的事件时有发生。因此，如果可以快速找出雷击故障点，对迅速处理输电线路雷击故障，快速恢复供电很有帮助。雷电定位系统正是在这样的环境需求下设置的，以下详细阐述雷电定位系统的实时监测过程。

【关键词】输电线路；雷电定位系统；雷击故障点查找

当今电力已作为现代社会的主要能源，与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系，供电不稳定，特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的，在线路跳闸中由于雷击跳闸的占很大比例，因此，作为电网大动脉的高压输电线路要确保安全运行，防雷措施的研究就显得尤为重要。

广西是我国雷暴活动最频繁的地区之一，比湖南、贵州等省多20-30d，比内陆的陕西、河南等省多40-50d。桂林位于广西的东北部，是广西的暴雨和雷暴中心。目前，桂林电网管辖4000多公里高压输电线路，仅2015年一年因雷击造成的跳闸事故就有76起，雷电已对桂林电网的安全运行带来重大隐患。所以，雷电监测就显得尤为重要。

1 雷电定位系统

雷电定位系统（LLS），又名实时雷电监测系统。主要由方向时差探测器（TDF）、中央处理机（NPA）和雷电信息系统（LIS）三部分组成。它能实时记录雷击的发生时间、地点、幅值、极性、回击次数等各种雷电参数，是观测和研究雷电，进行雷电预警的高新技术，为防雷保护工作提供实时数据，并为快速查找输电线路雷击故障点提供参考。

雷电定位系统的工作原理是：当雷电出现时，雷电定位系统通过时差法探测器对雷电进行探测、定位；然后将雷击数据发送给中央处理机，中央处理机将收到的闪电回击数据实时进行交汇处理，给出每个闪电回击的准确位置、强度等参数，再将此参数导入雷电信息系统形成数据库；雷电信息系统将探测到的数据结合GPS，综合至地图图层给出雷击具体位置和参数，并将数据库数据开放，供各类网络用户访问和调用。

2 雷电定位系统在输电线路的应用

2.1 定位输电线路雷击故障点

定位线路雷击故障点是雷电定位系统中基础功能的应用，主要是给电力企业提供线路故障排查、排除安全隐患。在传统方法中，查找雷击故障点最常用的手段是继电保护动作情况与故障录波图。在此方法下，单相雷击故障点定位准确概率约为70%，两相、三相故障定位概率则更低。还有时出现计算值同雷击点错位的情况，不仅造成人力物力浪费，更可能延长故障点的查找时间和事故处理时间。在使用雷电定位系统情况下，能够有效规避传统方式中的缺陷，根据调度实时系统提取雷击点时间，将数据库中的杆塔坐标录入，再通过监测系统查询，即刻就可收到线路故障时间段及其区域内雷电情况，发生处跟输电线之间距离、雷击次数等数据，这给查找雷击点、排除故障带来准确参考，极大降低了线路维护工作者排查故障用时及工作量，还能够准确、快速修复故障点，对居民而言，能够大大降低因停电而带来的不便。

2.2 提供判断雷击故障的科学依据

实际上，不仅仅是雷电，导致输电线路故障的其他因素也有许多，譬如：外力破坏、树木放电、线路绝缘击穿、鸟害、电路老化等，这些问题在输电线路日常维护中都是重要勘察对象，但是要彻底清除这些故障隐患点也是不可能完成的任务，因此这给判断事故类型是否为雷击带来了干扰。但雷电定位系统很好的清除了这些干扰项，它将探测到的雷电参数、位置信息与运行中的线路杆塔位置信息一比对，即可判断出该处是否发生雷击，就很轻松的排除了判断雷击故障的其他干扰项。这为输电线路雷击故障点判定、查找和快速对故障点进行及时抢修提供了时间保障，对电网的稳定运行打下了一个坚实的基础。

2.3 为提出更科学的防雷措施提供数据

按照雷电定位系统多年来记录的雷电定位信息和各时段雷电参数，再结合输电线路实际运行的杆塔类型、导线排列、运行环境、季节天气等诸多的因素，可以很好的找到地域性雷电活动的规律和输电线路因雷击跳闸的原因，有助于分析故障类型是反击还是绕击，最后根据规律再结合实际运行情况对现有的输电线路防雷措施进行改进，提出更好的更有针对性的防雷措施，保障线路的安全运行。譬如，针对多雷区域采用加装避雷器，通过避雷器动作削弱雷击强电流对线路的影响；绕击多的区域对其进行避雷线改造，缩小避雷线保护角，或加装耦合地形防雷；在春季或雨季雷击灾害多的输电线路，应提前做好防雷预防措施，在日常运维中就应该提前侧重维护，提前对其进行绝缘子清扫，将零值绝缘子尽早更换，或对杆塔加装绝缘子以增大绝缘子爬电距离，提高线路绝缘水平来提高其防雷水平。

2.4收集常年的雷电活动资料

在掌握雷电活动资料上，雷电定位系统有着无可比拟的优势。该系统常年实时监测雷电活动，对雷电信息进行实时采集和记录，不仅能够十分准确地反映当地雷电活动的实况，还能够对其展开比较提供常年的雷电活动信息。例如在该系统统计下，2010年至2015年桂林全市年平均雷暴日为59.4d，属高雷区，沿湘桂走廊，年平均雷暴日从南到北显著减少，但仍均属高雷区；全市雷暴夏季最多，春季次之，秋冬季显著减少；雷暴的日变化呈单峰型特点，主峰区在14：00 点-17：00，深夜和凌晨是雷暴活动的低谷。通过这些信息为电网防雷策略和日常运维安排都具有指导意义。雷电定位系统对雷击流幅值分布状况和雷击频率等都可以进行有效记录，我们通过这些信息的对比分析，可以评估出输电线路承受雷击电流的能力跟防雷措施的运行效果，为输电线路运维部门制定相关排障措施及防雷工作起到参考作用，为电力系统在雷暴日安全运行提供必要保障。

3 雷电定位系统实际应用中的误差

雷电定位系统虽然有诸多优势，然而也存在一定缺陷，即精确度不能精确到100%，其也存在一定误差。其主要表现为运行的输电线路坐标的完整性和准确性、系统时钟与继电保护装置时钟的一致性、雷电幅值测量误差等方面。输电线路坐标的更新和修正是运维单位一项随电网发展而需要长期坚持的一项基础工作；在系统时钟与继电保护装置时钟尚未一致的情况下，可将雷电定位系统中心站的GPS时间与继电保护装置时间进行比对，找出两者之间的时间差，从而减少由时钟误差引起的应用困难，这样可以进一步提升雷电定位系统在电网应用中的应用效能；而雷电定位的雷电幅值测量误差和修正则需要大量的雷电流实际测量数据进行标定，是一项需要常年积累数据的研究工作。

4 结语

综上雷电定位系统在输电线路雷击故障点查找、雷击活动规律的研究、为提出更有针对性的防雷措施提供科学依据等方面发挥了重要作用，是电网安全运行的有效保障工具，也是研究区域性输电线路运行环境的雷电活动规律、指导输电线路运维部门提出差异化防雷措施的数据支撑。可是，虽然如此，误差却还是存在的，因此作为电力企业应提升输电线路的数据准确性，缩小系统时钟与继电保护装置时钟的误差，使雷电定位系统在电网应用中发挥更好的效能。

【参考文献】

[1] 郭谡.雷电定位系统在输电线路雷击故障点巡查中的应用及分析[J].浙江电力，2011（02）.

[2] 蔡汉生，陈喜鹏，史丹.南方电网雷电定位系统及其应用[J].南方电网技术， 2015（01）.

[责任编辑：王伟平]