浅析雷电定位监测系统在电网中的运用

彭汉涛

（宁夏中科天际防雷股份有限公司，宁夏银川750011）

1 引言

在电网运行的过程中，雷电是引发电网运行故障产生的重要因素，一旦产生雷电故障电网很容易产生短路、过电压等现象，严重影响了电网运行的稳定性。因此，面对这样的情况，电力行业为了保证电网运行的稳定性，逐渐将雷电定位监测系统运用到其中，实现对电网运行的监控，分析在雷电的情况下，电网运行是否产生故障，并且对雷电故障点进行准确的定位，进行得以有效的解决，确保电网运行的稳定性和安全性。本文就针对雷电定位监测系统在电网中的具体运用，展开了分析和阐述。

2 雷电对电网所造成的影响

雷电作为常见的一种天气自然现象，雷电天气对电网的稳定和安全运行造成了极大的影响，例如：短路、过电压、跳闸等现象。同时，电网中很多线路都是处于长期暴露的外界环境中的，这样很容易受到雷电的影响。若是雷电直接击打到电网线路就，就会引发雷击过电压现象的产生；雷电击中线路周围大地时产生电磁感应，那么就会产生感应雷过电压的现象。

其实，不管哪种现象都会导致电网故障的产生，影响电网运行的性能，这样对人们的日常用电，也会带来一定的影响。由此看来，雷电对电网稳定、安全的运行，带来了极大的威胁，图1为：雷电危害范围[1]。因此，要想保证电网运行的运行，可以采用雷电定位监测系统，对电网运行进行实时监控，分析其故障，并且加以解决和处理，降低雷电故障产生的可能性。

图1 雷电危害范围示意图

3 雷电定位监测系统分析

雷电定位监测系统的分析主要是从自身的概述、以及系统功能等方面展开。

3.1 概述

探测站、数据处理与系统中心、用户工作站、雷电信息系统等方面是构成雷电定位监测系统的几大模块，并且在雷电定位监测系统使用的时候，还需要微波、光纤、网络、移动GUMLS等方面的支持，这样主要是保证雷电定位监测系统使用的便利性[2]。另外，雷电定位监测系统具有一定的自动性、精准性、连续性以及实时性。

雷电定位监测系统属于实时雷电监测系统，主要是针对电网在雷电天气的状态下，能够实时的分析和显示雷击的发生时间、位置、回击次数等各项雷电信息，并且可以根据各项信息和数据，准确判断电网雷电故障产生的位置，便于故障的处理和解决，以此保证电网运行的稳定性。

3.2 系统功能

电网运行的时候，通过利用雷电定位监测系统可以快速的查找出雷电故障产生的位置，并且在后期故障处理的过程中，也具有一定的指导性作用。同时，可以根据雷电定位监测系统显示的状态，对雷电的发展趋势进行预测，以及电网雷电故障产生的可能性，进而为电网雷电故障预防处理工作的展开，提供了重要的支持。

雷电定位监测系统可以通过利用计算机技术，实现数据和信息的共享，这样在数据和信息的使用方面，提供了相对便利的条件。同时，雷电定位监测系统还可以利用拨号共嫩，进行雷电定位的查询。电网工作人员可以通过雷电定位监测系统所显示的内容，及时掌握雷电运行的状态，便于工作人员对电网做出相应的调整，进而降低电网雷电故障的产生，确保电网运行的稳定性。

雷电定位监测系统可以相关的应用软件相互配合，实现自动查询和查找的功能，进而准确的显示线路雷击故障产生相关资料，这样也可以为后期电网运行的调整，提供了相对便利的条件。

4 具体运用

为了确保电网运行的稳定性和安全性，尤其是在雷电的天气下，及时查找雷电故障产生的位置，提升雷电故障解决的效率和准确性，电力企业逐渐将雷电定位监测系统运用到其中，下面就对具体的运用内容，展开了分析和阐述。

4.1 硬件设备

在雷电定位监测系统应用的时候，需要安装硬件设备，主要适用于测量雷电波峰值，以及雷电达到时间、雷电的方向等方面，这样工作人员可以根据该方面，对电网做出相应的处理，采取预防措施，避免电网雷电故障的产生[3]。那么，在硬件设备安装的时候，需要从从以下几个方面展开。

在安装硬件之前，需要构建系统结构图，如图2所示，并且在系统结构图绘制完成以后，根据系统图构建硬件平台，这样可以便于工作人员对雷电定位监测系统的使用。

图2 系统结构图

针对探测点位置的选择，需要考虑探测设备不会受到雷电波、电磁波等方面的影响，这样才能保证雷电定位监测系统的实用性能。另外，需要与专用的网络以及一级中心站主机进行连接，这样可以对各项信息和数据进行实时传递，避免数据和信息出现延迟。

可以利用光纤通道，将一级中心站路由器与交换机进行连接，进而有效提升雷电定位监测系统的运用效率。

探测点既能测量雷电方向角，又能测量雷电波到达时间称闪电探测和测距系统（缩写为LDAR）。该系统是一个大面积、全自动、实时性雷电监测网，它由雷电探测站（DTF）、中心处理站（PA）、用户终端站（NDS）和通讯网络组成雷电探测站探测和处理雷电电磁波脉冲信号，并采用GPS技术对雷电脉冲进行高精度（ns级）时间标定。中心处理站高速处理各探测站传送的雷电原始信号，并将处理好的雷电信息立即发送给用户终端站，用户终端站根据拥有的地理信息系统（GIS）、电力系统观测目标数据库（ODS）和雷电信息数据库（LDB），将雷电的发生、发展以及雷击事故分析迅速展现在生产调度与分析人员面前，为雷电的监测和防治提供高新技术手段。

图3 接收闪电电磁脉冲波形图

4.2 线路雷击点

确定线路累计点是雷电定位监测系统在电网运用的重点，主要是因为雷电定位系统可以对电网的运行状态，进行实施监测，进而分析地雷击的时间、方位、电流等相关参数。因此，雷电定位监测系统在运用的时候，需要向系统中输入电网线路跳闸的时间，并且可以利用四线确定好输电线路坐标，这样可以快速、准确的查找电网雷击故障点，进而有助于工作人员对故障的处理和解决。

图4 确定雷击故障点的算法，脉冲波行，定位依据

另外，在电网运行的时候，经常将发生在雷雨时而又未能查到故障闪络点的线路跳闸原因认为是雷击所造成的，这样就会影响对真正原因的寻找，也为电网安全、稳定的运行造成了严重的影响[4]。然而，雷电定位监测系统在电网运用的时候，可以实时监测云对地雷击的时间以及方位、电流等必要性参数，在系统中输入线路跳闸时间以及利用预先输入的输电线路坐标，可以准确的判断线路故障是否是因为雷击所造成的，若是系统没有显示，工作人员需要继续查找，若是有显示便可以立即进行处理，可以使原来的一些事故中的雷击假象得以排除，进而缩短故障寻找和维修时间，避免对人们日常用电造成较大的影响。

4.3 雷电对大地的击距公式的算法

雷电对避雷线的击距rs采用IEEE推荐公式：

雷电对导线的击距rc按下式计算：

式中：Uph为导线上工作电压瞬时值。

为了保证线路跳闸率计算结果与实际运行情况更加吻合，取击距系数β与导线高度hc的关系为：

则雷电对大地的击距rg公式为

4.4 雷电信息共享

雷电定位监测系统在电网运用的时候，可以有效实现雷电信息共享的功能，具体的内容可以从以下几个方面展开。

针对一些重要的信息和数据，可以利用专线的方式，也就是专用通道接，并且将专用通道直接连接到系统终端，这样可以有效完成数据和信息的统计，并且都是呈现独立的状态，有助于电网运行的调整。

针对一些普通数据，可以利用网络连接的方式，也就是将局域网连接到系统终端，并且根据程序设定，随时或者定时的获取雷电信息，进而对电网做出相应的调整。

4.5 故障判断

电网在雷电天气运行的情况下，一旦发生故障，并且没有寻找到详细的原因，就会归结到雷电故障，这样对故障的处理和维修都会造成影响[5]。然而，雷电定位监测系统在电网运用的时候，可以通过查找落雷点来判断事故发生的类型，这样对故障的处理起到了重要的作用。另外，由于雷电定位监测系统可以对故障进行判断，便于工作人员预防措施的采取，大大降低故障的产生，确保电网运行的稳定性和安全性。

5 系统维护措施

雷电定位监测系统在长期使用的状态下，是需要工作人员定期进行维护的，这样才能避免系统异常的产生。那么，在雷电定位监测系统维护的时候，可以从以下几个方面展开。

工作人员需要对系统的运行状态进行巡视，一旦发生异常需要立即进行解决，避免产生不必要的影响。

需要时刻掌握天气预报，在雷电天气来临的时候，对雷电定位监测系统进行检查，测试其使用性能，并且需要做好相应的记录，这样可以为后期的系统维护和调整工作，提供重要的数据和信息支持[6]。

在雷电天气结束以后，应当对雷电定位监测系统运行的情况进行分析，对产生的数据和信息进行统计，这样可以准确分析系统使用是否产生异常，并且可以及时的解决和处理，以此保证雷电定位监测系统在电网运用的有效性。

6 结束语

雷电定位监测系统在电网运行中起到了非常重要的作用，可以有效保证电网在雷电天气运行的稳定性，避免造成局部停电，影响人们的用电。