雷电监测预警系统分析及应用研究
摘要：随着社会的发展和科技的进步，雷电灾害对人们的生命财产安全造成了严重的威胁。为了减少雷电灾害给人们带来的损失，各国都在积极研究雷电监测预警系统。本文旨在对雷电监测预警系统进行分析及应用研究。
关键词：安全工程；防雷；雷电预警；加油站；预测模型
引言
雷电灾害作为我国主要的自然灾害之一，不仅对人民生命财产安全存在较大威胁，同时，也对我国社会经济发展以及长治久安存在一定影响。结合近年来我国雷暴气候分布特征以及发生情况来看，部分地区属于高雷暴地区，雷电活动相对活跃。举例而言，像我国华南地区属于雷暴高发区，雷电灾害发生频繁，对该地区经济发展以及人民生命财产安全构成了较大威胁。再加上公众对雷灾防御意识薄弱以及基层雷灾防御工作落实不到位，容易进一步加剧雷电灾害风险程度以及危害影响程度。目前，为实现高质量发展目标，各省市地区需要重点针对雷灾防御工作以及雷电监测体系构建问题进行全面梳理与健全优化。其中，相关部门可利用新发展理念以及新技术手段构建雷电监测预警系统，实现重点场所雷电活动的实时监控以及预警处理，进一步满足雷电灾害防御工作要求。
1、雷电灾害危害风险分析
部分城镇地区位于雷电高发区，其中，部分村庄位于山顶上，周围并无高大建筑物遮挡，很容易遭受雷击危害影响；部分建筑物在直击雷防护工作方面并不是很到位，再加上感应雷防护手段缺乏科学合理性，导致人民生命财产安全受到严重威胁。最重要的是，像高压输电线路以及相关电子设备长时间处于露天环境状态下，如果设备本身存在绝缘强度低以及过电压耐受能力差的问题，那么在遭受雷击或者其附近区域雷击问题的影响下，很容易就会出现电子设备失控或者永久性损坏问题。同时，也容易加剧触电风险，引发严重的安全事故。除此之外，雷电过电压以及过电流往往会通过供电线以及接收天线等途径进入建筑物内部空
间环境中，容易对室内电子设备的安全运行构成危险。如果室内电子设备缺乏预先性防护管理，也容易出现电子设备失控或者永久损坏问题。由此不难看出，因雷电灾害所带来的安全风险问题较多，相关部门以及相关人员必须加强对雷电监测预警问题的重视程度，以确保人民生命财产安全。
2、雷电监测预警系统的构成
2.1传感器
传感器是雷电监测预警系统的基础设备之一，用于采集雷电信号。目前常用的雷电传感器有电场传感器、磁场传感器、电磁波传感器等。这些传感器可以检测到雷电产生的电场、磁场和电磁波等信号，并将其转换成电信号输出。
2.2数据采集系统
数据采集系统是雷电监测预警系统的另一个重要组成部分，用于将传感器采集到的数据进行处理和存储。数据采集系统通常包括模拟信号处理模块、数字信号处理模块和存储模块。模拟信号处理模块用于对传感器采集到的模拟信号进行滤波、放大等处理，数字信号处理模块用于将模拟信号转换成数字信号，并进行数字信号处理，存储模块用于将处理后的数据存储下来。
2.3通信系统
通信系统是雷电监测预警系统的另一个重要组成部分，用于将数据传输到数据处理系统中。通信系统通常包括有线通信和无线通信两种方式。有线通信主要采用光纤通信和网线通信，无线通信主要采用无线电波通信和卫星通信。
2.4数据处理系统
数据处理系统是雷电监测预警系统的核心部分，用于对传感器采集到的数据进行处理和分析。数据处理系统通常包括数据预处理模块、数据分析模块和决策支持模块。数据预处理模块用于对数据进行滤波、去噪等处理，数据分析模块用于对处理后的数据进行分析，决策支持模块用于根据分析结果制定相应的预警策略。
2.5预警系统
预警系统是雷电监测预警系统的另一个重要组成部分，用于根据数据处理系
统分析结果发出预警信号。预警系统通常包括声光报警器、短信预警、微信预警
等方式。此外，预警系统还可以根据不同的行业领域，采用不同的预警方式，如
航空预警、交通预警等。
2.6 数据管理系统
数据管理系统是雷电监测预警系统的另一个重要组成部分，用于对采集到的
数据进行管理和维护。数据管理系统主要包括数据存储、数据查询、数据统计、
数据备份等功能。通过数据管理系统，用户可以方便地查询历史数据，并对数据
进行统计分析。
2.7人机交互界面
人机交互界面是雷电监测预警系统的另一个重要组成部分，用于提供给用户
操作和控制系统的界面。人机交互界面通常采用计算机、触摸屏等方式，用户可
以通过界面实现对系统的监测、预警、管理等操作。
3、雷电监测预警系统应用措施
雷电监测预警系统是一种能够实时监测雷电活动并及时发出预警信号的系统，可以帮助人们提前采取防护措施，保障人们的生命财产安全。以下是雷电监测预
警系统的应用措施：
3.1预警信号发出
当数据处理系统分析出雷电活动强度较大或者存在危险时，预警系统会根据
分析结果发出相应的预警信号。预警信号可以采用声光报警器、短信预警、微信
预警等方式，提醒人们采取相应的防护措施。
3.2防护措施
当接到预警信号后，需要立即采取相应的防护措施。例如，在室外时，可以
尽快躲到安全的避雷设施下；在室内时，可以关闭电器设备，避免被雷电击中。
此外，在特殊情况下，还可以采取其他的防护措施，如撤离现场、停止工作等。
3.3数据管理和维护
数据管理系统是雷电监测预警系统的另一个重要组成部分，用于对采集到的
数据进行管理和维护。数据管理系统主要包括数据存储、数据查询、数据统计、
数据备份等功能。通过数据管理系统，用户可以方便地查询历史数据，并对数据
进行统计分析。
3.4安全培训和教育
为了提高人们应对雷电灾害的能力，需要加强相关的安全培训和教育。这些
培训和教育内容可以包括雷电知识普及、防雷设施的使用方法、应急预案的制定等。通过安全培训和教育，可以提高人们的安全意识，并且更好地应对雷电灾害。
结束语
总之，雷电监测预警系统是一种非常重要的技术手段，可以有效地减少雷击
风险，保障人们的生命财产安全。在未来，随着科技的不断发展和创新，雷电监
测预警系统将进一步智能化、高精度化、多功能化、网络化以及可视化，为人们
提供更加可靠和全面的安全保障服务。同时，我们也需要不断加强对雷电监测预
警系统的研究和应用，推动其在各个领域的广泛应用，让人们能够更加安全地生
产和生活。
参考文献：
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雷电监测预警系统分析及应用 雷电是一种危害性极大的自然灾害，为了及时预警和减少其对人们和设备的损害，雷 电监测预警系统应运而生。本文将对雷电监测预警系统进行分析并介绍其应用。 雷电监测预警系统主要由雷电探测器、信息传输系统、预警中心和终端设备四个组成 部分组成。雷电探测器是系统的核心部分，用来检测和采集雷电信息，并通过信息传输系 统将信息传输到预警中心。预警中心是系统的管理和指挥中心，通过对收集到的信息进行 分析，及时发布雷电预警信息，最终辐射到终端设备。 雷电监测预警系统的探测原理是基于雷电的特性来检测和采集雷电信息。雷电探测器 实际上是一种超短脉冲雷达，工作原理是利用超短脉冲激光束来辐射大气中的气体分子， 当雷电发生时，气体分子会因电离而吸收激光能量，使探测到的脉冲信号产生变化。通过 对这些变化进行分析，就可以得到雷电的时空位置信息。信息传输系统主要有互联网、卫 星等方式进行传输，将采集到的信息传输到预警中心，并将预警信息传输到终端设备。 雷电监测预警系统主要应用于灾害预警、航空、机械设备保护等领域。在灾害预警中，如台风、暴雨等天气造成的雷电灾害，可以通过雷电监测预警系统进行预警和防范，以保 护人民群众的生命财产安全。在航空中，飞机遭遇雷电天气时，雷电监测预警系统可以及 时预警飞行员，并指导其避开危险区域。在机械设备保护中，雷电监测预警系统可与电气 设备联动，当监测到雷电信号时，会及时切断电气供应，以保护设备的安全。 综上所述，雷电监测预警系统是一项具有广泛应用价值的技术，已经得到越来越广泛 的应用。将来，随着科技的不断发展，雷电监测预警系统将会更加智能化、精准化、便捷化，为人们的生产生活带来更多的便利。
雷电监测预警方法、 雷电监测系统通过对闪电回击辐射的声、光、电磁场信息的测量和分析，进而确定闪电放电的空间位置和放电参数。 云闪和云地闪发生时辐射频谱范围极大的电磁场，在初始击穿和通道建立过程中(对应先导和流光过程)主要产生甚高频辐射VHF(very HighFrequency)，当在电离后的通道中产生强电流时(对应云地闪回击过程和云间活动态)主要产生低频辐射L F(Low Frequency)和甚低频辐射VLF(very LowFrequency)。在地一电离层波导中，VHF以射线方式传播，辐射范围较小，一般为百公里量级。LF/vL F以地波方式传播，可以传播到较大的范围，一般为千公里以内，特别是VLF借助于电离层的反射可以传播到很远的地方(数千公里)，甚至全球。因此可以在不同的距离上，采用不同的频带探测闪电过程。另外，闪电发生时还辐射很强的可见光，可以在空间利用卫星探测；闪电通道的电离和空气的膨胀产生隆隆雷声，还可以用声学传感器探测。 闪电定位系统是用于闪电测量和预警的新型探测设备。进入90年代，由于GPS技术的使用，雷电监测在测向系统的基础上增加GPS，形成时差测向混合系统，同时采用数字波形处理技术(DsP)，对波形作相关性分析、定位处理，使雷电定位精度和探测效率都有明显提高。近年来则通过以双曲时差技术为主，辅以磁方向定向算法、定向时差的混合交汇算法进行，这种方法不仅可探测每一个闪电回击，而且定位的精度也明显提高。 目前广泛应用的雷电定位系统，主要有磁方向定位、时差定位和时差测向混合定位。其中，混合定位系统同时利用各探测子站探测闪电回击发生的方位角和回击电磁脉冲到达的精确时间等数据，采用多站方位汇交和到达时间差综合算法进行定位，它比单独使用测向定位或时差定位的定位精度要高[2—3]。目前单纯使用单磁定向的技术已不多见[
雷电监测预警系统分析及应用 雷电监测预警系统是一种用于预测和监测雷电活动的系统，能够提前预警雷电的发生，及时采取防范措施，有效防止雷电带来的危害。本文将从系统原理、应用场景、优势和发 展趋势等方面对雷电监测预警系统进行分析及应用。 一、系统原理 雷电监测预警系统主要利用雷电探测器和数据处理系统来实现对雷电活动的监测和预警。雷电探测器通常包括雷电电磁场探测器、雷电电磁波探测器和雷电成像设备等。这些 探测器可以实时监测雷电的电磁场强度、电磁波频率和雷电活动的空间位置等信息，将这 些信息传输给数据处理系统进行分析和处理。 数据处理系统主要包括数据采集、数据传输、数据分析和预警发布等功能。数据采集 系统可以将雷电探测器获取的数据进行传输和存储，数据传输系统可以将数据传输给数据 分析系统进行处理，数据分析系统可以对雷电活动的特征进行分析和识别，进而发布预警 信息。 二、应用场景 雷电监测预警系统可以广泛应用于各种需要保护人员和设备安全的场合，例如室外活 动场所、高空作业场所、电力设施、通信设施、石油化工设施等。在这些场合中，雷电活 动往往会带来严重的安全隐患，因此及时预警雷电的发生对于保护人员和设备的安全至关 重要。 雷电监测预警系统还可以应用于天气预报、灾害预警和气象科研等领域。通过对雷电 活动的监测和预警，可以提高天气预报的准确性，及时发布灾害预警信息，促进气象科研 的发展。 三、优势 雷电监测预警系统相比传统的雷电监测手段具有以下优势： 1. 实时性强：雷电监测预警系统可以实时监测雷电活动，并且能够在雷电发生之前 进行预警，及时采取防范措施。 2. 精准性高：雷电监测预警系统能够通过对雷电活动的特征进行分析和识别，提高 了对雷电的预警准确性，减少了误报率。 3. 数据共享性好：雷电监测预警系统可以将监测到的雷电数据进行共享，提高了雷 电监测的效率和准确性。
海南州雷电天气分布特征与预警指标研究 海南州雷电天气分布特征与预警指标研究 概述 雷电是一种常见的气象灾害，对人们的生命财产安全造成了严重威胁。为了更好地了解海南州地区雷电天气的分布特征，提前采取有效的预警措施，本研究通过对海南州雷电天气的时空分布、影响因素及预警指标进行研究，旨在提供科学的预警依据，减少雷电灾害所带来的损失。 一、雷电天气的时空分布特征 1.1 雷电活动的季节性分布 海南州雷电天气主要集中在夏季和秋季，其中6月到9月是雷电活动最为频繁的季节。这是因为夏季和秋季气温高，湿度较大，天气容易形成对流云，为雷电活动提供了条件。 1.2 雷电活动的地域分布 海南州雷电活动地域分布不均，主要集中在山区和沿海地区。山区地形复杂，容易形成对流云团，加上地面形成上升气流的地形条件，使得雷电活动频繁。沿海地区受海洋气流的影响，气温湿度较高，也有利于雷电的发生。 二、海南州雷电天气的影响因素 2.1 气象条件因素 海南州位于亚热带海洋性气候区，夏季和秋季气温高，湿度大，是雷电活动的有利条件。此外，大气稳定度较低、垂直上升运动较发达，也是雷电频发的重要原因。 2.2 地形条件因素 地形条件对雷电天气的分布与活动也有一定影响。山区地形复杂，地面热力对流较为强烈，气流运动较为活跃，有利于雷电
活动的形成。沿海地区受海岸线影响，海洋气流较为活跃，也增加了雷电的发生概率。 三、海南州雷电天气的预警指标 3.1 气象指标 海南州雷电天气的预警指标主要包括天气雷达监测技术和自动气象站数据。通过天气雷达监测可以提前发现对流云的形成情况，实时监测雷电的频率和强度。自动气象站数据包括温度、湿度、气压等参数，这些数据的变化可以作为判断雷电天气发生的指标。 3.2 地形指标 地形条件是影响雷电天气的重要因素之一，通过研究地形指标，可以对雷电天气的分布情况有更准确的了解。比如，研究山区地形的高程、坡度等指标，可以分析出雷电活动频率高的地区。 四、预警措施 4.1 宣传教育 开展雷电天气预警的宣传教育工作，提高公众对雷电天气的认识和预警知识的普及。通过宣传教育，可以增强公众的自我保护意识，减少雷电灾害的发生。 4.2 加强监测预警 通过建设更多的气象观测站和雷达监测点，实时监测雷电天气的变化情况，提前发布预警信号，以便群众及时采取防范措施。 4.3 完善应急响应机制 建立健全的应急响应机制，明确责任分工，设立专门的防雷救援队伍，并进行定期演练，提高应对突发雷电灾害的能力。 结论 通过对海南州雷电天气分布特征与预警指标的研究，我们可以更好地了解雷电天气的时空分布规律，提前采取有效的预
雷电的监测和预警 雷电监测原理 雷电监测是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数（时间、位置、强度、极性电荷、能量等。）云闪（IC）和地闪（CG）发生时辐射频谱范围极大地电磁场，地闪回击辐射电磁波的功率频谱密度峰值在（4-10）KHZ 之间,云闪主要在1MHZ以上。在初始击穿和通道建立过程中，主要产生甚高频辐射LF和甚低频辐射VLF，电磁辐射覆盖整个放电过程，排除地面传导率、电离层变化，以及地形变化等因素的影响，在不同的距离上采用不同的频带探测闪电过程是空间极轨卫星和声学传感器进行探测。 局域的闪电监测系统是由分布在不同地理位置的闪电探测探头和一个定位监控中心组成。闪电监测系统是一个网络系统，它覆盖的区域范围越大，信息传输的技术和方式越先进，定位精度就越高。从闪电监测资料的应用考虑，地闪监测精度对于雷电防护非常重要，在云闪监测系统中，根据雷暴过程的发展趋势做出临近预报。 雷电定位 雷电定位主要利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电回击放电参数，确定雷击点位置和相关参数。确定落雷点位置一般有三种方法：定向定位（DF）、时差定位（TOA）和近几年发展的综合利用DF和TOA的复合定位方法。 定向定位是利用2个及以上探测站以正交环形磁场天线同侧定落雷点，2个探测站获得2个方位角，用球面三角交汇确定落雷点；时差定位又称基于GPS 同步的闪电三维时差定位技术，它通过检测落雷点电磁波信号峰值到达探测站相对时间差，在球面上建立双曲线3个探测站能产生2条双曲线，其交点即为落雷点。此方法精度高，但当监测站小与3个时它却无能为力。为了既保证定位精度又对与监测站多少无限制，出现了时差磁方向综合定位方法，其原理是2个测站时差确定1条曲线，任一站的磁方向给出1个磁场方向，交点决定落雷点。随着微处理存贮技术以及GPS和数字处理技术DSP的发展，闪电定位也从单一采用定向法(DF)单站定位发展到采用定向和时间差（TOA）联合法（MPACT）的多站定位，对地闪的定位精度有了很大提高，对甚高频段闪电（云闪）的探测一般采用窄带干涉仪定位法(ITF)或者三维时差法。 当探测站既能测量雷电方向角，又能测量雷电波到达时间称为综合定位系统，又称闪电探测和测距系统（缩写为LDAR）。采用雷电监测系统，能够准确、及时、直观地检测到雷击点，准确有效地对雷电进行定位、定性、定量。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
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大气电场仪在雷电监测预警中的应用 摘要：大气电场仪是探测大气中电场强度的主要仪器，在雷电监测和预警中起 着重要作用。充分发挥大气电场仪自身优势，结合雷达、卫星等监测资料对雷电 移动轨迹、电场强度变化、雷电落区等进行判断，分析雷电发展趋势，进而形成 雷电短时预警，最大限度的降低雷电灾害损失。本文就大气电场仪在雷电监测预 警中的应用展开了研究。 关键词：大气电场仪；雷电监测预警；应用 雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象，一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，常伴有强烈的阵风、暴雨、冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达 20km，云内存在电荷且分布复杂，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。 云上、下部形成一个电位差，电位差达到一定程度后会产生放电，闪电平均电流 是3万A，最大电流可达30万A，闪电电压约1～10亿V。一个中等强度雷暴， 功率可达10，000，000瓦，相当于一座小型核电站输出功率，放电过程中，由 于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，产生冲击波，导致强烈雷鸣。带 有电荷的雷云与地面突起物接近时，就发生激烈放电，雷电放电地点会出现强烈 闪光和爆炸轰鸣声，甚至造成严重雷击事故。大气电场强度是大气电学的基本参数，雷电的发生总是与大气电场强度密切相关的，大气中电位梯度达到大气击穿 电位梯度是雷电发生的必要条件。因此，可以从大气电场的变化情况对雷电进行 监测以及预警。 一、大气电场仪系统及工作原理 1.大气电场感应器 大气电场感应器由上、下两片相互平的、有一定间距形状、相似的几片叶片 连接在一起的对称扇形金属片组成。下面的金属片用来感应电荷，固定不动，称 为定片。上面的金属片由马达驱动旋转，称为动片，并与地相联接，它既起屏蔽 定片的作用，又使叶片暴露于大气电场中。当动片旋转时，定片便交替地暴露在 大气电场中，由此产生交变电信号，信号的大小与大气电场强度成正比。当动片 旋转时，它对定片起周期性的屏蔽作用，于是定片一会完全暴露于大气中，一会 儿则完全屏蔽掉，有时只露出一小部分。为了适应于在恶劣天气条件下使用，对 感应头的结构进行了特殊的考虑。为了防止严重雨雪、冰雹的干扰，各叶片应有 足够的强度，并且它们之间的间隙也要足够大。感应片是由有机玻璃柱支撑，每 个支柱上装有防水罩，在轴的顶部也装有防水罩。电缆从下面的引线孔引出，在 孔上装有用橡胶垫压紧的密封接头，使水不能浸入，电路板装在密封的金属盆内，以防止受潮。感应头的外壳用铝铸成，各叶片镀铬，以防止生锈。 2.信号处理电路 信号处理电路将交变电信号进行放大等处理为系统所要求的信号。近地面层 干空气的击穿电位梯度约为3×106V/m。在雾中，空气击穿电位梯度约为106V/m。所以输入信号极其微弱，通常只有几微安，必须采用多级的、高增益的、强抗干 扰的放大电路，将信号放大到后端A/D电路所能接受的范围。为了避免干扰造成 信号失真，电路中要加入低通滤波器，以降低低频噪声的干扰。其中前置放大电 路关系到整个放大电路的优劣，必须具有高精度、高稳定性、高输入阻抗、高共 模抑制比、低噪声和强抗干扰能力等性能。 3、电场极性的判断 大气电场仪在进行地面大气电场监测时，不仅要测量出被测电场的强度，还
输电线路智能雷电监测系统开发分析 摘要：近年来，输电线路因雷击导致的故障占比较高。输电线路的雷击跳闸，一直是电网安全运行急需解决的难题，一旦输电线路杆塔遭受雷击，雷电保护系统就发挥至关重要的作用。因此掌握输电线路所在地区的雷害状况，并结合现有的防雷措施采取有效的智能化雷电监测尤为重要。下面本文就输电线路智能雷电监测系统开发进行简要分析。 关键词：输电线路；智能雷电监测系统；开发 1输电线路智能雷电监测系统的构成分析 雷电流监测系统由雷电流传感器、雷电监测箱、上位机等组成，框图如图1所示。而集中控制器接收现场监控终端所采集的现场数据，使用和借鉴云物联、传感器、智能算法术、大数据、移动互联等技术手段实现了该系统的技术突破。系统通过采集输电线路氧化锌避雷器所遭受雷电流的大小、雷击时间、雷击次数等参数，通过GPRS数据传输模块将雷电数据传输到后台服务器。 图1雷电流监测系统框图 1.1雷电信息监测 雷电信息的检测，主要是检测雷击瞬间产生的高压和大电流，罗氏线圈传感器检测雷电信息最为常见，这种技术应用的成本低，性能可以满足要求，因此在电力系统中得到了广泛使用。雷电信息监测传感器选择AS3935富兰克林闪电传
感器，该传感器是一个全集成的可编程闪电传感器，它可以检测到所在地区周围潜在的闪电靠近的危险信号，可评估闪电到达地面的距离。嵌入的闪电算法检测收集的信号，排除人为造成的干扰信号的影响。 1.2雷电电流监测 对于雷电电流大小的精确监测采用罗氏线圈传感器HCT。它专门应用于检测雷电电流的装置中，大量的使用到全球气象监测领域。具有安装方便，线性好，动态范围大，瞬态反应突出，频率响应灵敏，无磁饱和、铁磁谐振等问题，无开路危险，无过载危险，体积小，重量轻，性价比高、微功耗的特点。 1.3 4/5G无线传输单元设计 4/5G模块选用MC706CDMAEV-DO无线模块，稳定性好，可靠性高。它使用AT 命令集，能够达到无线发送和接收。GPS对时与定位单元选用追踪精度高、测量输出频率也很高的ATK-NEO-6MGPS模块。这个模块本身具备50个信号的通道，可以实现同时进行多个卫星的跟踪。 1.4温湿度传感器电路设计 选用DS18B20数字温度传感器，输出是数字信号，体积小，精度高，抗干扰能力强，具有独特的单线接口方式，支持多点组网功能，在使用过程中不用任何的外围元件。湿度传感器选择NH131YS叶面湿度传感器，它通过介电常数的变化来测量水雾的存在量，可进行长期不间断监测。该传感器具有性能稳定、灵敏度高、响性快、互换性好的特点。 1.5雷电监测系统程序设计 软件程序包括雷电信息监测、电流大小检测、温湿度检测、4/5G传输、GPS 授时与定位、供电监控子程序等。雷电信息监测子程序采用MSP430控制器来控制AS3935闪电传感器。通过SPI接口获取检测信息，对接收的数据进行分析，判断雷电强弱。雷电电流的数据检测通过电流控制处理单元实现ADC数据转换。温湿度检测子程序通过接口获得数据，对ADC信号进行处理。4/5G传输子程序采用MC706模块和控制器，对串口进行设定和操作。GPS授时与定位子程序采用
河南四达电力设备股份有限公司科学技术项目计划申请书 （可行性研究报告）
雷击故障定位监测系统 在输电线路上的应用与研究 一、项目背景： 随着国家经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对我国输电部门电力供应的质量（稳定性、不间断性及伴随服务）要求也越来越高，因此电网运行的安全性显得尤为重要。我国幅员辽阔，气候条件复杂，雷击导致的跳闸事件频发。既给电力部门造成了直接的经济损失,也给居民用电及工农业生产带来不良影响。一旦线路遭受雷击跳闸，如何尽快的查找到故障点位，快速进行处置，及时恢复送电，降低损失，成为一个重要的课题。同时，通过对雷击故障性质的识别，可以为分析其遭受雷击故障的原因提供依据，从而有针对性地进行技术改进措施，提高全网的安全水平。 二、项目的必要性： 据电网故障分类统计资料表明，雷击引起的高压输电线路跳闸次数占总跳闸次数的40%、70%。当输电线路因雷击引起闪络接地故障时，迅速发现故障和确定故障点对于及时进行检修和维护，恢复线路正常运行十分重要。目前架空线路雷击防护主要通过加装过电压保护器，过电压保护起为纯硬件装置，无法实现信息上传；线路故障指示器可以实现远程功能。但是目前情况下这两个功能为独立模块，没有能够整合到一起，从而充分有效利用资源。架空线路雷电防护及故障指示系统通过在过电压保护器上加装二次设备实施监测过电压保护器状态以及线路故障信号，再通过GPRS通信方式将数据传到远方
监控系统，可实时监测雷击情况以及故障线路指示的情况。此成果推广后，实时监测雷击情况以及对故障支线的定位，可有效减少巡线的工作量，并为雷击分析提供数据支持。 三、项目可行性： 随着近年来现代信息处理技术、软件技术和计算机技术等高新技术的快速发展,使得输电线路设备在线监测成为可能，监测雷击活动,从而准确定位故障点位,也变成了一种可行性操作途径。 四、国内外研究概况： 我国开展输电线路在线监测起步较晚，输电线路在线监测技术是指直接安装在线路设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量系统及技术，是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否。国外较早开展了输电线路在线监测技术的研究，并将自己国家成熟或试运行的各类在线监测设备推向中国市场，而国内有能力从事这项技术研发的高等院校及科研院所由于缺乏市场能力和足够的资金，无法将研制的成果批量产业化，导致我国目前成为全球输电线路在线监测与诊断系统需求最大的市场。最近几年，随着高新技术企业的发展，国内出现了一些专业的在线监测技术生产厂家，他们在积极学习国外先进技术的同时，立足我国电力国情，开发了一系列输电线路在线监测技术，有效提高了现有输电线路的运行安全水平。 国外在20 世纪90 年代针对输电线路在线监测技术开展了系统研究，如澳大利亚红相公司开发的绝缘子泄漏电流在线监测系统。国内
雷达回波分析在雷电监测预警中的应用 摘要：本文主要从反射率因子、回波顶高、风廓线产品、垂直累积液态含水量 四个方面对雷达回波分析在雷电监测预警中的应用作了介绍。对闪电资料和雷达 回波资料的综合分析能够为雷暴的预警预报提供参考。同时提出了存在的一些问题：没有考虑总闪的特征、个例少、地域差异。 关键词：雷暴监测预警；雷达回波分析；反射率因子；回波顶高；垂直累积 液态含水量 引言 雷暴是发生在积雨云中的放电、雷鸣现象，是一种强烈的对流性天气，它出 现时常伴有狂风、暴雨、冰雹等天气现象，是一种破坏性严重的灾害。雷电也是 全世界最严重的十大自然灾害之一，雷电流具有强度大，陡度高和时间短等特点，会在瞬间释放很大的能量，造成严重的破坏，威胁人类生命财产安全。因此,开展 闪电活动与雷达资料之间关系的研究,揭示强对流天气的雷电活动规律,建立相关 的雷电天气判别预报预警模型,提高对其的预报预警率,以达到最大程度上的减少 雷电灾害事故,对于防灾减灾是非常有意义的。 1 国内外研究进展 近年来，我国也在雷电预报方面取得了一些显著成果，如李南发现闪电发生 的数目和闪电变化与雷达回波顶高有较好的对应关系，而与垂直积分液态含水量 对应关系不明显。张一平等指出暴雨的负闪密集区和冰雹雷雨大风正闪密集区都 与40dBZ的强回波区有很好的对应关系。陈哲彰指出暴雨过程地闪频率很高，但 正地闪所占比率很小；而冰雹大风天气的地闪频率很低，正地闪所占比率很大。 杨超等指出地闪强度越大，相应的地闪频次越小，除少数弱闪外，二者基本呈反 相位关系。王飞认为40dBZ回波顶高达到-10℃温度层高度是闪电发生的一个重要预报因子。罗树如等指出雷电密集区的位置和雷达回波位置基本吻合。林波德和 支树林得出未来某一时刻的回波强度值和物理量值,最终得到雷电落点和强度预报值。 这些研究结果都表明了雷达回波对闪电的发生具有一定的指示作用，但国内外的 研究结果也存在一定的差异。Maribel等研究了14个对流单体在形成初期雷达反 射率因子和闪电活动关系后发现,要想单体中能够发生闪电，单体回波中40 dBZ 以上回波的顶高必须高于7 km。 Brandon等认为-10℃层结高度的回波强度达到 40 dBZ可以作为初次地闪发生的最佳预测因子。Gremi11ion和orville发现：对于 夏季雷暴，在-10℃温度高度上的两个连续体扫都能达到40dBZ的反射率阈值是最好的预警指标。使用这种方法的预报准确率达到84%,虚警率为7%,中值预警时间 为7.5min。Macgorman等分析发现，云闪频次与在10到12公里处的反射率面积无明显相关性（不相关），但云闪频次与8km处的最大反射率相关性较好（相关系数为0.8）。MacKeen P L和Brooks H E等人曾经利用雷达的回波反射率和闪电 数据等参数来进行雷暴的短期预报工作。 2 雷达回波分析在雷电监测预警中的具体应用 2.1 反射率因子分析在雷电监测预警中的应用 回波强度是判断强天气的重要参数,特别是局地暴雨、雷雨大风和冰雹等强对 流降水天气。一般来说,闪电发生时常伴有强对流发生。大气的温度在对流层通常 表现为随高度的升高而降低,所以软雹、冰晶粒子及过冷水需要到达冰点以下温度 所对应的高度才会产生,即云中粒子被上升气流拖曳到一定的高度,那么闪电一旦
电力系统的防雷保护技术研究 一、引言 电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一。然而，天灾人祸常常给电力系 统带来巨大的破坏和危害，其中雷电是其中之一。雷电是一种极其强大的自然现象，能够在短短几百毫秒内释放出巨大的能量，造成电力设备的故障和损坏。因此，电力系统的防雷保护技术的研究变得尤为重要。 二、雷电形成和原理 雷电是一种静电放电现象。在云中，水蒸汽与冰晶碰撞之间造成的静电分离， 形成正、负电荷。在云底与地面之间建立了电场，当电场强度达到一定程度时，就会发生闪电放电，即雷电。雷电能够释放出大量的能量，对电力系统造成毁灭性的影响。 三、电力系统的防雷保护技术概述 电力系统的防雷保护技术旨在减少或消除雷电对电力系统造成的损害。这种技 术主要包括以下几个方面： 1. 雷电监测与预警系统：通过使用雷电监测与预警系统，可以提前获知雷电的 来临，从而采取相应的保护措施。这种系统可以使用各种传感器和监测设备，例如电浆天线、高速相机和雷达等。 2. 避雷装置：避雷装置是电力系统防雷保护的核心技术之一。它可以通过引导 和释放雷电能量，将其有效地分散到大地中，减少对电力设备和建筑物的影响。避雷装置主要有接闪间隙、避雷针和金属隔离线等。 3. 接地系统：电力系统的接地系统能够将任何电流回路与大地连接，从而消除 雷电产生的电位差，减少雷电对电力设备的威胁。好的接地系统能够提供低阻抗路径，有效地将雷电电流引入大地。
4. 屏蔽技术：利用屏蔽技术可以减少电力设备对外部电磁场的敏感性，从而降 低因雷电引起的电磁脉冲对电力系统的干扰。屏蔽技术可以使用金属屏蔽罩、绝缘材料和电磁屏蔽房等。 四、电力系统的防雷保护技术研究进展 目前，关于电力系统的防雷保护技术的研究已取得了一些进展。以下是一些重 要的研究方向和成果： 1. 新型避雷装置的设计与应用：研究人员正在探索新型避雷装置的设计和应用。例如，使用可触发式避雷针可以更加准确地释放雷电能量，避免了由于传统避雷针的误引导而导致的电力系统故障。 2. 接闪间隙的改进：接闪间隙是电力系统防雷保护中的重要组成部分。目前， 研究人员正在改进接闪间隙的结构和材料，以提高其接闪性能和耐久性。 3. 雷电预警系统的优化：通过改进雷电监测与预警系统的算法和传感器技术， 可以提高雷电预警的准确性和及时性。这将有助于及时采取相应的防护措施，减少雷电对电力系统的影响。 4. 地下电缆的防雷保护技术：地下电缆是电力系统中重要的输电线路形式。研 究人员正在研究地下电缆的防雷保护技术，包括提高绝缘材料的阻击能力和采取合适的屏蔽措施等。 五、结论 电力系统的防雷保护技术是一个复杂而重要的研究领域。通过不断地研究和创新，可以提高电力系统对雷电的抵御能力。未来，我们期待有更多的科研成果能够应用于实际生产中，保护电力系统的稳定运行。同时，我们也需要加强对于电力系统防雷保护技术的宣传和推广，提高社会对这一领域的关注和了解，从而更好地应对雷电对电力系统带来的威胁。
浅谈雷电监测预警系统原理 引言 雷电是发生在自然大气中的瞬间放电过程，并同时伴有声、光的出现，是一种能引起严重灾害的自然现象，其特点是电压高、电流大，能量释放时间短，危险性大。雷电灾害是一种严重的自然灾害，不仅造成人员伤亡和建筑物、电子设备、输电线路和通信设备等受损，而且雷电诱发的火灾和爆炸事故也十分严重，严重威胁人类生命财产的安全。常遭受雷电影响的领域包括建筑、电网、通讯、林业、交通、军事设施等，尤其对现在广泛使用的微电子、信息网络、无线通信设备和家用电器等，遭受雷击并造成重大损失的可能性愈来愈大。据不完全统计，我国每年因雷电灾害造成人员伤亡达 3 000 ～4 000 人，财产损失在50 ～100 亿元人民币[1] 。雷电灾害已被联合国国际减灾十年委员会列为“ 最严重的十种自然灾害之一” ，被中国国防电工委员会称为“ 电子时代的一大公害” 。 近年来，随着社会经济发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。因此，对雷电活动进行有效的监测、预测和研究，对雷电灾害防灾减灾工作作用重大，并具有十分重要的社会、经济与科学意义。本文从探讨雷电监测预警的方法出发，研究雷电监测预警系统的原理，论述了雷电预警的基本方法，分析地面电场仪的使用方法，并提出一套相对科学、完善的监测预警方法，以期得到更好的防灾减灾效果。 1雷电监测系统的原理 雷电探测技术是雷电科学的重要研究领域。雷电探测的主要内容有测量闪电发生的时间和位置、测量大气电场、测量闪电电流、测量回击峰值电流、测量地面电流等。 雷电监测预警系统的两大主要功能是实现雷电的监测定位和雷电的预警。雷电监测定位包括测定雷击点的位置和发生时间，实时探测闪电参数及实时监测闪电活动，从雷电探测的内容看，它可以探测闪电每次回击过程的时间、位置、极性、峰值强度、波形特征参量（陡点时间、峰点时间、波形半周过零点时间等）、
广州市雷电特征及监测预警分析 摘要：本文主要结合广东省广州市2013-2015年闪电监测资料以及2010-2015年 雷电灾害资料，对该地区雷击大地密度的空间分布特征、雷电灾害频度特征以及 雷电时间分布特征进行分析，并结合广州市雷电发生发展规律总结概况了雷电监 测预警预报思路，以供相关部门进行参考。 关键词：广州市；闪电；雷电灾害；监测预警 引言 雷电是伴有雷击和闪电的局地对流性天气，具有很大的破坏性和危害性。我 国雷电天气是南方多于北方，山区多于平原。广州是广东省省会，国家中心城市。广州地处我国南部、广东中南部、珠江三角洲中北缘，属于西江、北江、东江3 江汇合处，濒临中国南海，地理坐标为112°57′-114°03′E，22°26′-23°56′。境内属 丘陵地带，地势东北高、西南低，背山面海。由于广州位于亚热带沿海，北回归 线从中南部穿过，属海洋性亚热带季风气候。境内既受大陆性气候控制又受海洋 性气候调节，冬季受冷高压脊控制，盛行东北季风，夏季则由于西北太平洋副热 带高压的两次北跳和西伸加强，以及活跃的西南暖湿气流影响，盛行东南季风和 西南季风，春季风向凌乱以东南风为主，秋季则以偏北风为主。基于所处的地理 位置、区域内地理分布形态及集水面分布状况，特别易形成强烈雷暴天气，使得 广州市雷电活动频繁，年平均雷暴日数达73.4d,雷电会危及人身安全，家用电器、计算机机房均会受雷击影响而损坏，有时还引起火灾，给社会公众生命财产安全 构成严重威胁。因此，对广州市雷电特征及监测预警分析就显得至关重要。 1.广州市雷电特征分析 1.1雷击大地密度空间分布特征分析 广州市境内地形地貌复杂，地势由东北向西南不断降低，背山面海，东北部 为中低山地，中部主要为丘陵盆地，南部主要为沿海冲击平原，广州市雷电发频繁，且各区域雷击密度有所不同。广州市雷击大地密度空间分布具备显著区域性 特征，雷击大地密度大值区主要在广州偏西，大体分布在广州市中心城区和花都、白云一些区域，其中广州市区雷击大地密度年平均数据为17.61次·km-2·ａ-1，广 州市雷击密度最大值为31.81 次·km-2·ａ-1，出现于越秀区；雷击密度最小值为 7.99次·km-2·ａ-1，出现于从化区。广州市地闪密度呈这种区域分布不均，中心城区及周边区域雷击密度大状况，和城市粗糙度不断增大导致气流在通过城市上空 阻滞与抬升，及夏季影响广州天气系统大部分是由西面或者是西南面不断东移天 气系统存在关联性，气流主要处于西面及西南面遭受城市粗糙下垫面，导致气流 抬升促使雷电对流不断攀升，导致该区域雷击大地密度要比其他区域要大。 1.2雷电灾害频度特征分析 据广州市2010—2015年各区域雷电灾害事故及所造成的直接经济损失、人身伤亡比例分 布图（图1），2010-2015年广州市有具体记录的雷电灾害事故达352起，在这些雷击事故中 有18起事故造成了人员伤亡。从雷电灾害发生频率来看，雷电灾害事故出现最多的区域为 花都区，平均每年达19.7次；番禺区雷电事故次之，平均每年为13次；增城区与荔湾雷电 灾害事故出现最少，平均每年仅为0.8次。从雷电灾害所造成经济损失来看，造成经济损失 最为严重的依然为花都区，占总体损失的31.0%，番禺区次之，占21.3%；雷电灾害造成经济损失最少的则为越秀区，仅为总体损失0.5%。从雷击伤亡情况来看，人员伤亡最为严重的为 白云区，2010-2015年共出现6次，占人员伤亡总数33.3%，番禺区次之，为4次，占总数22.2%。统计广州各地区2010—2015年雷电灾害情况可知，2012年前雷电灾害发生次数较多 为从化、番禺、萝岗，2012年后花都区雷电灾害大幅增加，广州市地闪空间分布与雷电灾害
雷电研究的回顾和进展 雷电研究的回顾和进展 一、引言 雷电是一种令人惊叹的自然现象，它产生的强大能量常常给人类带来巨大的破坏力。对雷电的研究可以帮助我们更好地了解和预测天气变化，同时也有助于保护我们的社会和人民安全。本文将回顾雷电研究的历史，介绍目前的进展，并展望未来可能的研究方向。 二、雷电研究的历史回顾 雷电研究可以追溯到古希腊时期，早在公元前600年，古希腊哲学家苏格拉底就开始研究雷电的现象，并提出了一些基本的观点。然而，由于缺乏实验设备和先进的观测技术，雷电研究在接下来的几个世纪中进展缓慢。直到18世纪，当科学 家开始使用科学方法和仪器进行实验时，雷电研究才取得了显著的进展。 在18世纪末和19世纪初，法国科学家库仑（Charles-Augustin de Coulomb）提出了库仑定律，这个定律描述了电 荷之间相互作用的力。这使得科学家们开始更深入地研究电荷和电场之间的关系，为雷电研究奠定了基础。随着电力的发展，人们对雷电的兴趣日益增加，科学家们通过实验和观测，逐渐揭示雷电的本质和机制。 三、雷电的基本原理 雷电是由云与地面之间形成的强电荷转移。当大气中的水蒸汽冷却后形成云朵时，云朵内部的水分子会与空气中的气体发生碰撞，使得水分子获得额外的电子，形成负电荷。与此同时，地面上也会形成正电荷，这是由地面和大气中的其他物体
的摩擦引起的。当云朵与地面之间存在足够大的电荷差时，就会产生雷电，将电荷释放到地面。 四、雷电研究的进展 随着科学技术的不断发展，雷电研究取得了一系列重要的进展。下面将针对雷电的观测、模拟和预测三个方面进行介绍。 1. 雷电观测 雷电观测是探索雷电本质的重要手段，通过对雷电活动的实时监测和记录，科学家们可以获得许多关键数据。雷电观测通常使用雷达、闪电定位系统、高速摄像、电磁探针等设备。通过这些观测手段，科学家们获得了关于雷电闪电形态、频率、强度和路径等信息，为进一步的研究提供了基础。 2. 雷电模拟 雷电模拟是通过计算模型和数值方法对雷电过程进行模拟和预测。雷电模拟可以帮助科学家们更好地理解雷电形成的机制和过程。近年来，随着计算能力的提高，雷电模拟的精度和效率不断提高。科学家们利用这些模拟结果，研究雷电与天气变化之间的关系，以及不同环境条件下雷电的差异。 3. 雷电预测 雷电预测是利用雷电模拟和观测数据，对未来的雷电活动进行预测。雷电预测对于社会和人类生活具有重要意义。科学家们通过建立气象模型和统计模型，分析气象数据和雷电观测数据，预测雷电发生的概率和强度。这为预警系统的建立和灾害防范提供了科学依据。 五、未来可能的研究方向 1. 雷电与气候变化的关系 随着全球气候变暖的加剧，雷电活动可能会发生一系列的变化。未来的研究可以探索雷电和气候变化之间的关系，预测
应急部大型油气储存基地雷电预警系统基本要求概述及 解释说明 1. 引言 1.1 概述 本文概述了应急部大型油气储存基地雷电预警系统基本要求。随着油气储存工程规模的扩大和发展，雷电对其安全运营的影响日益凸显。为了及时识别并采取措施避免因雷电引起的危险情况，建立一套完善的预警系统成为迫切需要。 1.2 文章结构 本文主要分为五个部分进行论述。首先是引言部分，对文章所涉及的话题进行一个简要介绍。然后是正文部分，详细探讨了应急部大型油气储存基地雷电预警系统的相关内容。接着是系统基本要求部分，包括预警系统概述、雷电预警需求分析以及预警系统技术要求等三个小节的论述。之后是结论部分，总结全文所阐述的重点和观点，并提出未来进一步研究的方向或建议。最后是参考文献部分，罗列了文章中引用的相关资料来源。 1.3 目的 本文旨在提供一个关于应急部大型油气储存基地雷电预警系统基本要求的概述及解释说明。通过对预警系统的整体要求进行详细分析和解释，旨在增加对该领域研究的认识和理解，并为相关从业人员提供参考和指导。同时，本文也为进一
步深入研究该领域或开展相关工作提供了一个基础框架。 2. 正文 本文将详细介绍应急部大型油气储存基地雷电预警系统基本要求。首先，我们需要明确该系统的作用和意义。大型油气储存基地是一个重要的能源供给节点，然而在雷电天气下存在安全隐患，因此建立一套可靠的雷电预警系统对于保障基地运行安全至关重要。 在正式介绍系统的基本要求之前，我们需要了解预警系统的整体概述。雷电预警系统主要由监测组件、数据传输组件和警报组件等多个模块构成。监测组件用于实时获取雷电活动相关数据，如闪电探测器、天线等设备；数据传输组件负责将监测到的数据传输到中央控制台；警报组件则利用声音、光线等方式向人员发出警报信号。 另外，在具体讨论应急部大型油气储存基地雷电预警系统的基本要求之前，我们还需进行细致的需求分析。通过对目前情况与问题进行分析和总结，可以确定出以下几方面雷电预警需求：提早准确地发现并判断雷电活动特征，如闪电频率、强度等；预测雷电活动的路径和趋势，以便及时采取措施保障基地安全；快速传输监测数据，并确保数据的准确性和完整性；可靠的警报系统应包括声音和视觉信号，能够迅速引起人员的注意。
雷电预警系统技术规程 雷电预警系统技术规程 一、引言 雷电是大气中极其强烈的放电现象，产生巨大的电流和电压，对人类和设施安全造成威胁。为了预防雷击事故的发生，雷电预警系统应用于各个领域。本技术规程旨在规范雷电预警系统的设计与应用，提高系统的可靠性和有效性。 二、系统组成 雷电预警系统主要由以下组成部分构成： 1. 雷电探测器：用于探测大气中的雷电活动，它可以通过探测雷电电磁波或者电场变化来实现。 2. 数据处理单元：负责接收和处理雷电探测器传回的数据，并进行数据分析和判别，提取有效的预警信号。 3. 预警信号发射器：负责将处理单元提取出的预警信号转化为可用的信号形式，并将其传送到需要预警的对象。 4. 预警接收器：接收和解析发射器发出的预警信号，根据预警信号做出相应的防护措施。 三、技术要求
1. 灵敏度：雷电探测器应能灵敏地探测到大气中的雷电活动，包括远离雷电发生地的雷暴。 2. 抗干扰能力：探测器应具有良好的抗干扰能力，能够排除其他电磁波干扰对雷电信号的影响。 3. 准确性：数据处理单元应具备高准确性的信号识别和分析能力，能够准确判别雷电活动的存在与性质。 4. 可靠性：系统应具备高可靠性，能够长时间稳定地运行，不受环境变化的影响。 5. 实时性：系统应能够实时响应雷电活动，并及时向需要预警的对象发送预警信号。 四、安装要求 1. 控制中心：雷电预警系统应设置一个统一的控制中心，该中心应位于易于观察和操作的位置，并配备必要的人员和设备。 2. 探测器位置：雷电探测器应安装在开阔的空地上，远离建筑物和其他干扰源，以保证探测的准确性和可靠性。 3. 预警接收器位置：预警接收器应设置在需要预警的对象旁边，便于接收和解析预警信号，并快速做出相应的防护措施。 五、运行维护