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特高压直流输电线路雷击故障辨识方法分析发布时间：2022-03-21T08:26:55.745Z 来源：《中国电业》2021年25期作者：李江春，胡海，许朝兴，朱开平[导读] 近年来，我国的经济水平不断提升，带动了电力的提升。
本文针对特高压直流输电线路有可能发生的雷电故障，±800kV昆柳龙直流线路、±800kV滇西北直流线路，通过雷击故障仿真进行相应的特征分析，建立计算模型获取电气故障数据，结合电气特征量和非电气特征量李江春，胡海，许朝兴，朱开平中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局云南昆明 650217摘要：近年来，我国的经济水平不断提升，带动了电力的提升。
本文针对特高压直流输电线路有可能发生的雷电故障，±800kV昆柳龙直流线路、±800kV滇西北直流线路，通过雷击故障仿真进行相应的特征分析，建立计算模型获取电气故障数据，结合电气特征量和非电气特征量，采用BP神经网络方法对雷击故障原因进行辨识，将辨识结果与所设置故障作比较，以此来确定该方法的准确性。
经检验，该方法能够准确辨识特高压直流输电线路的雷击故障。
关键词：特高压直流输电线路；雷击故障；故障辨识引言基于电网换相换流器的高压直流输电具有远距离、大容量的输电特点，对大规模消纳可再生能源、实现全国范围内资源的有效配置具有重要意义。
随着特高压工程的建设与投运，中国特高压直流输电技术的发展已日益成熟，其发展具有额定电压逐步升高、额定容量逐步上升、送电距离更长的特点。
特高压直流输电系统采用双12脉动换流器串联的接线方式，与常规±500kV高压直流系统相比，其拓扑结构更复杂、运行方式更灵活，对直流控制保护系统的要求也更高。
根据典型直流保护事故统计，输电线路故障在直流输电系统故障中的占比达到50%。
在实际运行中，直流线路保护不正确的动作可能引起直流闭锁并扩大故障的影响范围：直流工程发生在直流线路保护拒动由极保护响应动作，从而导致直流闭锁的案例，造成非故障极误动，继而引发线路双极闭锁。
菏泽市闪电定位探测与人工观测雷暴对比分析作者：程萌来源：《安徽农学通报》2016年第10期摘要：该文通过对2007-2013年菏泽地区9个区县人工观测雷暴资料和闪电定位系统监测资料的数理统计，重点分析了人工观测雷暴日、闪电定位系统监测的雷暴日特征。
结果表明：闪电定位系统监测获取的雷暴日数远大于人工观测的数据；闪电定位系统监测的雷电日局限于探测方法和设备的灵敏性，而人工观测的雷暴日局限于个人差异和地形影响，均不能完全客观反映各地区雷电活动规律；两者综合筛选后的雷暴日能客观真实反映各地雷电活动特征，在此基础上获得了有效反映雷电活动规律的雷暴日及雷击大地密度参数，为雷击风险评估与防雷设计提供参考。
关键词：闪电定位；人工观测；雷暴日；菏泽市中图分类号 P427.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）10-0151-03雷电是自然界大气中发生的瞬间放电过程，并伴有声、光、电的出现，它被联合国公布为十大自然灾害之一。
在现代生活中，雷电不仅对人畜的生命安全构成威胁，还对电力、通信、电子、建筑等许多行业都有着大影响，因此雷电活动规律及其防护问题一直为人们所关注[1-2]。
雷暴日是反映雷电活动规律的重要参数，是雷电科学研究和防雷工程设计的重要参数指标。
20世纪70年代，Nishino、Noggle和Proctor等科学家采用高频、甚高频、低频技术的天线定位系统测量闪电位置[3]。
而近年来闪电定位系统的建设，为该项工作的检验研究提供了基础。
问楠臻等利用广州市雷电监测网数据，按1km2的网格进行区域划分，通过加权得到地闪密度[4]；陈家宏等提出了网格法统计雷电日方法，并与传统人工观测雷电日进行了对比分析[5]；樊荣等从落雷密度的概念出发，利用克里金（Kriging）插值法，计算任一经纬度上的多年平均雷暴日数，并使用C#语言编制出计算落雷密度的软件[6]；还有些学者通过对各地的雷击大地年平均密度和多年平均雷暴日的分析，总结出了符合当地特点的两者的关系[7-10]。
南昌雷电监测数据在雷击风险评估中的应用李准;肖稳安;林春【摘要】利用由江西省闪电监测网获取的南昌地区2004-2010年雷电监测资料,计算评估对象周围5 km范围内的雷击密度,雷击主导方向、次主导方向以及雷电幅值参数.结果表明,使用监测数据计算得到的雷击大地的年平均密度值,比用雷暴日计算得到的值得更精确、更符合实际情况；分析得到评估对象所在地雷击主导方向、次主导方向,能为雷击风险评估提供真实数据；根据评估对象周围雷电流幅值概率的分布特征选择的雷电流幅值,使电涌保护器雷电流参数选取更加科学、准确.【期刊名称】《气象与减灾研究》【年(卷),期】2012(035)003【总页数】5页(P63-67)【关键词】雷电;风险评估;监测数据;应用【作者】李准;肖稳安;林春【作者单位】南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044;江西省雷电监测预警与防护技术中心,江西南昌 330046;南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044;江西省气象科学研究所,江西南昌 330046【正文语种】中文【中图分类】S761.5雷击风险评估是根据项目所在地雷电活动时空分布特征及雷击灾害特征，结合现场情况进行分析，对雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险计算。
可为项目选址、功能分区布局、防雷类别与防雷措施确定、雷灾事故应急方案等提供科学依据，对保障人民的生命财产安全，建立节约型社会都具有重要的意义。
国内一些学者针对雷击风险评估方法及其应用进行了一些探索性研究。
例如，赵军等［1］基于风险评估的基本思路，从理论上对雷击风险评估的概念进行了探索，总结了雷电灾害的作用机制和雷击风险评估的理论和方法。
钱强寒等［2］根据在以IEC62305—2雷击风险评估进行风险评估实践中的一些经验，原则性地介绍了各雷击风险分量的鉴别方法。
问楠臻等［3］利用广州市雷电监测网数据，按照1 km2的网格进行区域划分，通过加权得到地闪密度。
2018.8 EPEM 21高端访谈Focus构建电力防雷管理新体系 筑牢电网安全 运行新屏障——访资深电力防雷专家、中国电力设备管理协会防雷办主任、防雷专委会主任委员陈家宏本刊记者 谢昱航陈家宏，中国电力设备管理协会防雷办主任、防雷专委会主任委员、国家电网公司雷电监测与防护技术重点实验室主任。
长期从事雷电监测预警与防护技术研究，研究成果“电网雷击防护关键技术与应用”获2015年国家科技进步二等奖（排名2）。
陈家宏专注雷电监测与防护技术研究二十余年，攻克广域雷电监测技术难题，研发并建立了全球规模最大、技术指标最先进的雷电监测网，积累了我国大部分地域完整周期的地闪数据；提出了雷击风险评估及差异化防护方法，解决了我国电网雷击跳闸率居高不下的难题；率先发现了我国直流输电线路雷击闪络异常现象，准确揭示了直流线路雷击闪络机理，研制了国际首创的全系列直流线路避雷器；积极开展对高铁、石化、煤炭等国家重点行业的防雷技术支撑服务，赢得社会高度认可。
近三年累计产生直接经济效益达15亿元。
除国家科技进步二等奖外，个人还荣获国家科技进步三等奖1项，中国优秀专利奖2项，省部级科技奖4项；作为团队负责人，培养了一批防雷专业青年领军人才，团队成员先后荣获多次国家、行业、省市级表彰奖励。
电力工业作为支撑国民经济和社会发展的命脉性产业，安全生产的重要性毋庸置疑。
而雷电作为一大自然灾害，是影响电力安全的重要因素。
在国家推行“放管服”改革的背景下，国务院印发了“39号文”，电力防雷的行政主管部门由国家气象局改为国家能源局。
面对新形势、新任务，电力行业如何加强防雷管理，确保电力安全生产运维，本刊记者近日专访了资深电力防雷专家、中国电力设备管理协会防雷办主任、防雷专委会主任委员陈家宏。
多年来电力行业缺少一个专业防雷管理机构，以致对电力行业防雷管理的制度构建、标准规范的制订与修订缺乏顶层设计、协调规划以及督促落实。
随着国家防雷管理体制的改革和调整，国家能源局成为电力防雷主管部门，相信上述情况今后将得到改观电力防雷形势不容乐观电力设备管理杂志：有资料显示，全世界每年由于雷电灾害造成的经济损失高达数百亿美元。
基于统计分布特征的闪电强度等级划分曾金全;杨超;王颖波;黄榕城;冯真祯;朱彪【摘要】We put forward the definition of lightning intensity based on new assessment criteria by combiningthelightning current amplitude and steepness withdetermined weights and unified dimension,according to their statistical characteristics in the monitoring data of ADTD sys-tems in Fujian Province from 2007 to 2011. The mathematical model of lightning intensity hierarchy was establishedbythe weighted summa-tion method, using the three percentages of 99%, 90%and 10%as the thresholds to separate the lightning intensity ranks as extremely strong, strong, general and weak. The results can directly provide a fairly good reference to business and related decision services including lightning warning and forecast, lightning disaster survey and lightning strike risk assessment.%利用2007—2011年福建省ADTD闪电定位监测数据，选取了雷电流幅值和陡度2个参数作为闪电强度的评价指标，根据其统计特征进行了分析，通过确定权重和统一量纲，将2个参数融合在一起，提出了闪电强度的概念。
雷电参数统计方法陈家宏,冯万兴,王海涛,童雪芳,李晓岚(国网武汉高压研究院,武汉430074)摘 要:我国雷电参数十分匮乏,传统的雷电参数不能全面地反映全国各个区域的雷电活动特征,但电网雷电监测网(CGL DN )长期积累的海量雷电监测数据已成为雷电参数统计的基础资料。
为了正确统计基于雷电定位系统测量数据的雷电参数,在介绍和分析了雷电监测资料的基础上,提出了雷电监测资料统计样本库的概念和处理方法;提出了适用于基于现代雷电自动监测资料的雷电日、地闪密度、地面落雷密度、地闪频数的网格统计法;提出了与传统气象资料的比对研究的方法和条件,推荐了适用于雷电流幅值分布的数学表达式。
建立一个科学、规范的分析和统计方法,对我国已经展开的大规模雷电参数及其分布的统计研究具有重要意义。
关键词:雷电参数;雷电定位;监测资料;统计样本;网格法;比对研究中图分类号:T M 866文献标志码:A文章编号:1003-6520(2007)10-0006-05基金资助项目:国家电网公司科技项目(2005623)。
Project Supported by SGKJ(2005623).Statistical Method of Lightning ParametersCH EN Jia -hong,FENG Wan -xing,WANG H a-i tao,TONG Xue -fang ,LI Xiao -lan(Wuhan H ig h Voltage Research Institute of SGCC,Wuhan 430074,China)Abstract:T he L ightning Parameter s ar e v ery scarce in China no w,and tr aditio nal lig htning par ameters can no t fully reflect lig ht ning act ivities in var ious regions.T he longt ime massiv e detect ion data ga ined by advanced China Gr id Lightning D et ection Netw o rk (CGL DN )have beco me the basic data in statistic of lig htning par ameter s.T o g et co r -r ect lightning parameters based o n lig htning locatio n system,a concept of statistica l sam pling dat abase is presented,as w ell as the reasonable and acquisitive method fo r building the dat abase is g iven after intro ducing and analyzing the gr eat deal of detection data.T he paper pr esents the g rid method fo r statistic and analy sis o f so me r epr esentativ e lig htning parameters,such as thunder st orm day,flash densit y,C ,and so on,on the basis of the modern lig htning detectio n data.T he metho d and co nditions of comparing t he statistical r esult s w ith t raditio nal meteo ro log ical data are g iven.A pr oper ex pression for cumulative probability distributio n of clo ud -g round flashes curr ent amplitude is recommended.It is o f ver y impor tance and significance to g et a scientific,cano nical statistica l and analyt ical meth -o d,especially fo r study of com pr ehensive lig htning par ameters char acteristic and its distributio n r ule.Key words:lig htning parameters;lig hting location;det ection data;statistical sample;g rid method;compariso n0 引 言我国电网近年来的雷击闪络呈上升趋势,其原因是:¹雷电活动加剧,我国电网雷电监测网(China Gr id Lightning Detectio n Netw ork,CGLDN)资料显示,2004年至今,我国许多区域的雷电地闪密度明显增大[1];º新增电网提速,输电线路增长,杆塔增高,易遭雷击;»因缺乏对雷电活动及其分布规律的了解,防雷措施事倍功半。
高电压技术 第３７卷第７期２０１１年７月３１日Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．７，Ｊｕｌｙ ３１，２０１１采用变异系数和Ａｌｌａｎ因子的雷电时间丛集性特征分析陈 林１，李永福１，司马文霞１，杨 庆１，袁 涛１，覃彬全２（１．重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆４０００３０；２．重庆市防雷中心，重庆４０１１４７）摘 要：雷电时间规律的分析对输电线路的防雷设计、改造和雷电预警等均有重要意义。
为此，利用雷电定位系统累计的大量雷电数据，对雷电发生的时间丛集性（ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）特征进行了研究，并以中国某城市２００８—２００９年雷电数据为例，基于变异系数法证实了雷电发生时间上的聚类现象，进一步使用Ａｌｌａｎ因子对这种聚类现象发生的时间尺度进行了研究，发现雷电事件在约３００ｓ的时间尺度开始出现丛集性现象，３００～１０６．５ ｓ（约为统计时间长度的１／１０）时间尺度范围内其Ａｌｌａｎ因子在双对数图上存在２段明显不同的线性区域———即２段分形指数不同的分形自相似区域，２段区域分形指数分别为１．６３７３（２００８年）、１．６４６１（２００９年）和０．５２９７（２００８年）、０．３７２４（２００９年），最后对这２段区域的交叉点（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ）物理意义进行了解释。
关键词：雷电规律；时间规律；丛集性；变异系数；Ａｌｌａｎ因子；交叉点中图分类号：ＴＭ８６３文献标志码：Ａ文章编号：１００３－６５２０（２０１１）０７－１７０６－０７基金资助项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２００９ＣＢ７２４５０４）。
Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（９７３Ｐｒｏｇｒａｍ）（２００９ＣＢ７２４５０４）．Ｔｉｍｅ－ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｄａｔａ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｌｌａｎ Ｆａｃｔｏｒ ＭｅｔｈｏｄＣＨＥＮ Ｌｉｎ１，ＬＩ Ｙｏｎｇ－ｆｕ１，ＳＩＭＡ Ｗｅｎ－ｘｉａ１，ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ１，ＹＵＡＮ Ｔａｏ１，ＱＩＮ Ｂｉｎ－ｑｕａｎ２（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＆Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１４７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｌａｗ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｉｓ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｆｏｒ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ．Ｗｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ－ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｄａｔａ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｂｙ ｌｉｇｈｔ－ｎｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ Ｃｖａｎｄ Ａｌｌａｎ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｗｅ ｕｓｅｄ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｄａｔａ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｉｎ ａｃｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｙｅａｒ ２００８—２００９，ｔｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ，ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｗｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｓｕｃｈ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｂｙ Ａｌｌａｎ ｆａｃｔｏｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｖｅａｌ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒａｃｔａｌ ｏｎｓｅｔ ｔｉｍｅ ｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｄａｔａ ｉｓ ａｂｏｕｔ ３００ｓ，ａｎｄ ｆｒｏｍ ３００ｓｔｏ １０６．５ ｓ，Ａｌｌａｎ ｆａｃｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏｇ－ｌｏｇ ｆｉｇｕｒｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｗｏ ｔｉｍｅ－ｓｃａｌｉｎｇｒｅｇｉｏｎｓ—ｔｗｏ ｒｅｇｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒａｃｔａｌ ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ．Ｆｒａｃｔａｌ ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｒｅｇｉｏｎ ａｒｅ １．６３７３（ｉｎ ２００８）ａｎｄ１．６４６１（ｉｎ ２００９），ｗｈｉｌｅ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｒｅｇｉｏｎ ａｒｅ ０．５２９７（ｉｎ ２００８）ａｎｄ ０．３７２４（ｉｎ ２００９），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅａｎｉｎｇ ｏｆ ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｒｅｇｉｏｎｓ ｉｓ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｗ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ；ｔｅｍｐｏｒａｌ ｌａｗ；ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ；Ａｌｌａｎ ｆａｃｔｏｒ；ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ０ 引言国内外统计资料表明，雷击是引起输电线路跳闸的主要原因［１－３］，获取准确的雷电规律对实现坚强智能电网的安全可靠运行具有重要意义。
雷电参数统计方法陈家宏,冯万兴,王海涛,童雪芳,李晓岚(国网武汉高压研究院,武汉430074)摘 要:我国雷电参数十分匮乏,传统的雷电参数不能全面地反映全国各个区域的雷电活动特征,但电网雷电监测网(CGL DN )长期积累的海量雷电监测数据已成为雷电参数统计的基础资料。
为了正确统计基于雷电定位系统测量数据的雷电参数,在介绍和分析了雷电监测资料的基础上,提出了雷电监测资料统计样本库的概念和处理方法;提出了适用于基于现代雷电自动监测资料的雷电日、地闪密度、地面落雷密度、地闪频数的网格统计法;提出了与传统气象资料的比对研究的方法和条件,推荐了适用于雷电流幅值分布的数学表达式。
建立一个科学、规范的分析和统计方法,对我国已经展开的大规模雷电参数及其分布的统计研究具有重要意义。
关键词:雷电参数;雷电定位;监测资料;统计样本;网格法;比对研究中图分类号:T M 866文献标志码:A文章编号:1003-6520(2007)10-0006-05基金资助项目:国家电网公司科技项目(2005623)。
Project Supported by SGKJ(2005623).Statistical Method of Lightning ParametersCH EN Jia -hong,FENG Wan -xing,WANG H a-i tao,TONG Xue -fang ,LI Xiao -lan(Wuhan H ig h Voltage Research Institute of SGCC,Wuhan 430074,China)Abstract:T he L ightning Parameter s ar e v ery scarce in China no w,and tr aditio nal lig htning par ameters can no t fully reflect lig ht ning act ivities in var ious regions.T he longt ime massiv e detect ion data ga ined by advanced China Gr id Lightning D et ection Netw o rk (CGL DN )have beco me the basic data in statistic of lig htning par ameter s.T o g et co r -r ect lightning parameters based o n lig htning locatio n system,a concept of statistica l sam pling dat abase is presented,as w ell as the reasonable and acquisitive method fo r building the dat abase is g iven after intro ducing and analyzing the gr eat deal of detection data.T he paper pr esents the g rid method fo r statistic and analy sis o f so me r epr esentativ e lig htning parameters,such as thunder st orm day,flash densit y,C ,and so on,on the basis of the modern lig htning detectio n data.T he metho d and co nditions of comparing t he statistical r esult s w ith t raditio nal meteo ro log ical data are g iven.A pr oper ex pression for cumulative probability distributio n of clo ud -g round flashes curr ent amplitude is recommended.It is o f ver y impor tance and significance to g et a scientific,cano nical statistica l and analyt ical meth -o d,especially fo r study of com pr ehensive lig htning par ameters char acteristic and its distributio n r ule.Key words:lig htning parameters;lig hting location;det ection data;statistical sample;g rid method;compariso n0 引 言我国电网近年来的雷击闪络呈上升趋势,其原因是:¹雷电活动加剧,我国电网雷电监测网(China Gr id Lightning Detectio n Netw ork,CGLDN)资料显示,2004年至今,我国许多区域的雷电地闪密度明显增大[1];º新增电网提速,输电线路增长,杆塔增高,易遭雷击;»因缺乏对雷电活动及其分布规律的了解,防雷措施事倍功半。
因此,在气候变化异常和电网迅猛发展的今天,全面掌握我国的雷电分布特征和规律,即雷电参数,是十分迫切的任务。
雷电参数如雷电日、地闪密度、雷电流幅值概率分布等是用来表示区域雷电活动强弱特征的、是防雷工程设计中重要的基础数据[2-4]。
我国雷电参数十分匮乏,5交流电气装置的过电压保护和绝缘配合6(DLT 620-1997)[5]中雷电流幅值的累积概率分布公式为lg P I =-I /88,采用的是安装在浙江新杭线上的磁钢棒测量的97次负极性雷击塔顶数据(1962~1988年)的拟合结果[6];雷电日是气象观测站人工观测的结果;地闪密度过去一直无法直接测量,刘继等人在60年代通过对我国35~220kV 共9400km #a 架空线路雷害事故统计,得出地面年落雷密度N g 与雷电日T d 关系的经验表达式为N g =01023T 13d 次/(km 2#a)[2]。
不难看出,我国工程界采用的所谓雷电参数,实际上是完全依赖人工观测的雷电日以及我国东部一条输电线路上的磁钢棒记录的雷电流数据,这种状况一直沿续至今。
现在,雷电定位监测技术及其系统已广泛应用于国内外电网,是当前观测雷电的主要技术平台。
自1993年第1套雷电定位系统(Lig htning Loca -tion System,LLS)在安徽电网投入工程应用以来,#6#第33卷第10期2007年 10月高 电 压 技 术H igh Voltage En gineering Vol.33No.10Oct. 2007中国电网已建立了29个省域LLS,国家电网公司于2006年就已建成覆盖20个省域的雷电监测网[1]。
LLS 提供的雷电实时监测、雷击故障点快速查询、雷雨季节事故鉴别功能受到电力部门的推崇和广泛应用。
同时,LLS 测量的地闪发生时间、位置、雷电流幅值、极性等数据以及长期积累资料也成为雷电参数统计的宝贵基础资料[7,8]。
国内外对雷电监测资料的研究十分重视,美国已在2000年就完成了对第1个10a(1989~1999年)全美雷电定位系统运行数据的详细研究[9]。
日本东京电力公司在90年代末通过在输电线路上加装直击雷记录设备实测雷电流参数,以校核雷电定位系统测量的雷电流幅值精度。
原国家电力公司科研项目、由广东电力试验研究所与中科院兰州高原所于1998~2000年在广州花都进行了火箭引雷实验,对雷电定位系统进行了现场校验[10]。
同传统雷电观测相比,LLS 显而易见的优点是测量信息量大、面积广,但其技术复杂且影响因素众多,使得其监测资料与LLS 运行状态及环境的关联性极强,监测资料的筛选和统计方法也会直接影响雷电参数统计值的合理性。
国家电网公司已于2005年底在国内率先起动了对基于部分省域LLS 监测资料的雷电参数统计研究工作,笔者在此结合这些科研课题,对基于LLS 监测资料的雷电参数统计方法、与传统参数的异同之处、提出的新参数等作了综述。
1 基于LLS 监测资料的雷电参数统计方法1.1 监测资料LLS 能识别云闪和地闪,并且只记录地闪资料。
地闪发生时间、位置、电流峰值和极性、回击次数以及每次回击的参数是LLS 的实时输出定位数据(又称熟数据),与之对应的是多个探测站接收的原始数据(又称生数据)。
这些长期积累的定位数据和原始数据就成为雷电参数统计的监测资料。
地闪时间,以参与定位的探测站高精度时钟标定,时间精度高达L s 级。
地闪位置,通常以3站以上时差定位确定,在系统有效覆盖区域内定位误差<1km 。
地闪雷电流峰值,采用多站信号强度归一化(100km)处理方法,雷电流峰值分布趋于合理、公式拟合程度高[8,11]。
地闪雷电流极性由多站电场传感器测定,极性判别置信度高。
由于雷电电磁波传播衰减与变形以及电磁波波形反演缺乏基本边界条件,LLS 目前仍无法给出正确的雷电流波形或陡度参数。
图1 3站布置下的定位点分布Fig.1 Distribution of locating dots underthree detective stations地闪后续回击,是指在地闪首次放电发生后一秒钟间隔内通过同一闪击通道、出现在地面同一点或邻近点(LLS 取10km)的云地放电。
1.2 统计样本库CGLDN 采用时差方向综合定位技术[12],定位数据分2站、3站及多站(\4站)定位数据。
运行经验表明:2站定位时,易受探测站站址周围噪声干扰,存在不确定性;3站定位时,为了避免丢失重要的实时查询信息,会暂存部分在探测站站位基线区域的双曲线定位中的数学解;3站及多站计及系统综合测量时钟误差,LLS 会在站位基线的延长线区域产生定位点汇聚。
上述数据对以查询雷击点为主的用户而言,是一种增大保险系数的做法,不影响实时查询应用,但对于基于长期数据的参数统计而言,上述数据会严重影响雷电参数的自然分布,会出现以探测站站位为中心或站位基线延长线附近的堆积,见图1。
在图1中,3个点代表探测站,若由第3站集中反映系统综合测量误差1L s,则在3站布置下的定位点会产生如图1所示的分布。
雷电参数的统计以雷电监测资料中的原始数据为主要分析对象,采用统一定位分析模型(PAM 05)及雷电流幅值归一化(100km )修正模型[8],对监测资料中的原始数据按时间、空间、雷电流主题属性进行重算,并依据站位分布权重剔除3站定位的第二解算点。
