截至2月14日,南瑞集团有限公司下属的武汉南瑞公司承建的西藏电网新一代雷电定位系统已投运3个月,运行一切正常。该系统是国内海拔最高的新一代雷电定位系统,实现了对川藏线及西藏的全覆盖,探测率达95%以上。经过多年的发展建设,武汉南瑞已在全国投运了495个雷电探测站和43个数据中心站,积累了10多亿条雷电监测数据。同时,作为防雷领域的重要成果,武汉南瑞致力于将电力系统中先进成熟的防雷技术,推广应用至航天、航空、高铁、石化等领域,为提高我国各行业整体防雷技术水平贡献力量。追踪雷电电磁波信号“雷电是一种大气放电现象,可分为云闪和地闪。”

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精准捕捉雷电踪迹 武汉南瑞雷电定位系统护航电网建设

2015-03-04 11:09 来源:亮报 作者: 袁仲伟 谷山强

截至2月14日,南瑞集团有限公司下属的武汉南瑞公司承建的西藏电网新一代雷电定位系统已投运3个月,运行一切正常。该系统是国内海拔最高的新一代雷电定位系统,实现了对川藏线及西藏的全覆盖,探测率达95%以上。

经过多年的发展建设,武汉南瑞已在全国投运了495个雷电探测站和43个数据中心站,积累了10多亿条雷电监测数据。同时,作为防雷领域的重要成果,武汉南瑞致力于将电力系统中先进成熟的防雷技术,推广应用至航天、航空、高铁、石化等领域,为提高我国各行业整体防雷技术水平贡献力量。

追踪雷电电磁波信号

“雷电是一种大气放电现象,可分为云闪和地闪。”武汉南瑞防雷事业部副总经理冯万兴介绍,云闪存在于云层之间,为空对空闪电;地闪是云层对地面放电,为空对地闪电。地闪是雷电定位系统关注的主要目标。雷击破坏力极大,瞬间大电流放电会造成电网故障,导致大面积停电。所以必须要加强雷电监测,避免和减少雷电对电网造成损害。

冯万兴说,探测站、中心站和应用系统构成雷电定位系统。探测站像雷达一样探测、识别随机爆发的雷电信号。雷电虽然是一闪而过,但并非来无影去无踪,雷击会引起空间电磁场变化,同时放射出电磁波。探测站对所在空间范围内的电磁波逐一分析和匹配,识别并捕捉每一次雷电电磁波信号。

中心站则负责收集雷电原始信号并进行定位计算,解算出雷电到达时间、方向和电流强度等重要参数。

2010年,武汉南瑞成功研发了新一代雷电定位系统,相对旧系统,新系统实现了具有自学习能力的雷电信号识别方法,定位更加精准。

电磁波的传播速度相当于光速,因此雷电定位系统对时间精度要求非常高。武汉南瑞研发的雷电定位系统时间精度高达亿分之一秒。

雷电定位系统还具有可视化功能,可实现实时雷电监视、雷击故障快速定位与事故鉴别、雷电参数统计分析、雷电活动临近告警等应用功能。

护航西藏电网安全可靠运行

作为川藏联网的辅助配套工程,2014年11月,西藏电网新一代雷电定位系统在川藏联网工程沿线雷电探测站投运。该系统在昌都、林芝、日喀则、阿里四地的监测盲区和藏中电网低定位精度区建设了38个雷电探测站,实现川藏联网工程、青藏联网工程以及川藏铁路、拉日铁路沿线的雷电监测全覆盖。

雷电定位系统建设历时9个月,行程12万公里。技术人员风餐露宿、夜以继日,克服了高原反应。西藏电科院雷电定位系统专责吴比全程跟踪项目,在系统建成后多次应用该系统实时监测西藏主要线路的雷击情况,提出了很多可行性的改造建议,对西藏地区结合雷电定位系统进行差异化防雷改造做出了贡献。

“相对于东部地区,西藏海拔较高、气压低,雷击更容易对电网造成影响。随着西藏电网的发展,特别是新增线路多,雷击停电事故的隐患大幅增加。”武汉南瑞防雷事业部周航表示。

在平原,一个探测器可监测方圆200公里至300公里范围;而在山区只能监测150公里至200公里。西藏雷电定位系统探测器平均间隔为200公里。

“这些探测器需要安装在变电站、办公楼楼顶等场所。西藏电网经过的一些地方为无人区,一半以上的探测器都被安装到这些区域。工程施工人员克服路途遥远、环境恶劣等困难,按时完成了施工工作。”周航说。

雷击跳闸既导致停电事故,还会浪费大量电能。以220千伏线路为例,一次雷击跳闸可造成上千度电的损失。以往发生跳闸故障时,运维人员需要逐一巡视整条线路的杆塔查找故障。而在雷电定位系统的帮助下,工作人员能快速找到故障点,大幅缩短停电时间,提高抢修效率。

“新建线路的选址可充分结合系统对雷电数据的分析,合理规避雷电活动频繁区域。在运线路可结合雷电定位系统数据筛选获取耐雷水平较低、经常发生雷击故障的杆塔和线路,增加辅助防雷装置,主动提高线路、杆塔的防雷能力。”周航表示。

据了解,西藏雷电定位系统自2005年投运以来,已积累高海拔地区数百万个雷电数据。而新一代系统较好地兼容了原系统,使得数据得以共享。

“新一代雷电定位系统的建设,主要是为满足西藏地区日益增长的电网建设需求,服务西藏电网尤其是青藏联网、川藏联网等国家重点工程,为西藏电网安全可靠运行保驾护航。”西藏电科院状态评价中心副主任王炳强介绍。

雷电监测技术应用空间巨大

随着国家西部大开发战略的深入实施,高海拔地区智能防雷的需求越来越大。开展高海拔雷电监测以及相关研究,不仅可以很好地服务电网建设和运行,还可以服务航空、铁路、气象、消防等多个领域和行业。

冯万兴表示,目前,雷电监测技术发展迅速,多种新的雷电监测系统已投入商业运营,如星载光学雷电探测仪,实现了对地球表面闪电活动的监测,以雷电甚高频辐射源为探测对象的干涉仪已能提供对闪电位置的三维定位。但仅就地面物体而言,到目前为止,还没有其他手段能够替代雷电定位系统。

“更高的探测效率、更精准的定位、更详实的雷电参数、更先进的雷电定位技术及系统,仍将是地闪雷电监测与防护工程技术发展的方向。”冯万兴说。

在电网防雷领域,武汉南瑞深入围绕雷电智能监测技术、雷击接闪放电机理试验与模拟等开展攻关工作。其中,电网雷电灾害预警技术,已成功在特高压工程施工和江苏、广东等骨干电网中投入应用,该技术可实现对雷击的提前预判,有效预防雷电灾害,收到了良好的效果。

什么是雷电定位系统

雷击是影响电网安全运行的重要因素之一,世界各国电力行业均投入大量人力物力开展相关研究,应对雷电影响。

雷电定位系统主要由分布在野外的探测站以及中心站和应用系统构成。探测站作为雷电定位系统的“眼睛”,像雷达一样探测、识别随机爆发的雷电信号。中心站则是雷电定位系统的“大脑”,负责定位计算。如同三颗卫星能确定地球上每一个地点一样,三个以上探测器收集的数据进行合并分析就能定位雷击发生位置。探测器数据越多,定位位置越精确。

雷电定位系统是应用最广泛的雷电监测技术手段,它能实时遥测并显示云对地闪电的时间、位置、雷电流峰值和极性等参数。在雷电定位系统演示屏幕上,一闪而过的雷电被放慢到肉眼可以识别的速度,闪电呈现叉状分裂的运动轨迹被精确记录。

1993年,武汉南瑞研发的第一套国产雷电定位系统在安徽电网投运,2013年完成电网雷电定位监测系统全国联网。目前,武汉南瑞已实现对全国(除台湾地区)的33个行政区域和95%以上电网的覆盖,对输电线路雷击故障点的快速定位精度小于500米、探测效率超过90%,使我国成为继美国之后第二个在大规模雷电定位监测技术领域拥有自主知识产权的国家。 

原标题:武汉南瑞雷电定位系统护航电网建设

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