关于雷电定位系统的原理与应用研究

关于雷电定位系统的原理与应用研究雷电定位系统的原理与应用研究如下文

湖南是一个多雷省份，通常年雷暴日数在50d以上，雷击是线路故障的主要原因。出于安全生产的需要，多年来对雷电参数的观测，尤其80年代对地落雷密度测量，做了大量工作，得出湖南对地落雷密度[1]r=次/km2。这一观测结果远比原规程r=大3倍，与1997年新修订的规程r=很接近。90年代，随着电力工业的大发展，投运的高压线路迅速增长，线路雷击事故增多，故障点的查找工作量很大，以致线路雷击故障查找率对于110～220kv等级只有50左右。另一方面，是把线路的其它事故无根据地归结于雷击。在这种形势下，鉴别线路是否落雷以及精确确定落雷杆号就显得很迫切。正是基于这一生产需要，1993

系统。

经过5a调查研究，开发了全部硬件和软件，建成了包含9个探测站覆盖全省的湖南雷电定位系统，以它的良好定位精度，从1996年开始，在指导全省5000多km220kv及以上超高压线路的雷击故障点查找上，发挥了重要作用。

本文以这个系统为背景，介绍雷电定位系统的构成、特性、应用，以及今后推广中的一些问题。

1 雷击故障定位的原理

雷电放电会产生光、声音和电磁波。现在实用化的雷击

故障定位大都测定放电辐射的电磁波。为此必须建立相应的辐射电磁场计算模型，区分云内放电与对地落雷，采用精确的雷击点的定位交会方法。

回击辐射电磁场计算模型

大量实际观测弄清了对地落雷的形态[2]。落雷通常开始于雷云中高静电区的放电，然后从云向地面以先导形式向下进展，先导到达地面或高耸物体后，沿着先导路径向上产生回击。尽管先导发展具有随意性，但在接近地面时，其通道在几百米的范围内是几乎垂直于地面的。落雷回击电流为幅值大、起始部分陡峭的大电流脉冲，并以近似于光速沿着先导放电路径从大地向云中发展，辐射出很强的电磁波。利用图1的计算模型可以确定回击电流在地面上任一点产生的电磁场强度e(r,φ，θ，t)和b(r,φ，θ，t)。

图1 回击的电磁场计算模型

对地落雷波形判据

云内放电同样辐射电磁波，因此区分对地落雷或云内闪电是极为重要的。大量实测表明，对地落雷与云内闪电的典型波形如图2所示。

现在实用化的雷电定位系统都采用6个波形特征条件鉴

阀值电压：100mv

预脉冲ptk/up≤

上升时间t1≤20μs

次峰up2≤

持续时间t2≥40μs

过冲up3/up≤

图2 典型云闪波形

雷击点定位的交会方法

雷击点的位置是一个关键参数。现有确定落雷地点有2种方法：定向定位(df)和时差定位(toa)。近几年发展了综合利用df和toa的复合定位方法。

定向定位

定向定位要利用2个及以上探测站——正交环形磁场天线同时测定落雷点与探测站连线的方位角。2个探测站获得2个方位角在球面用三角交会确定落雷点。由于利用磁场天线，往往叫磁场定向定位(mdf)。为提高定位精度，采用了3个以上探测站和优化算法

上文即是雷电定位系统的原理与应用研