2016电力系统雷电定位监测系统技术规程

DB45/T××××—2007PAGE1XX/X—XXXXPAGE22电力系统雷电定位监测系统技术规程电力系统雷电定位监测系统技术规程PAGEII目次TOC\f\h\t"前言、引言标题,附录标识,参考文献、索引标题,章标题,附录章标题"1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 总则 25 技术要求 36 布站与联网 57 安装环境与施工 68 检验 69 标志、包装、运输与储存 7附录A(资料性附录)定位模型典型算例 8附录B(资料性附录)雷电参数统计方法 14附录C(资料性附录)电网雷害图绘制方法 17附录D(资料性附录)输电线路防雷性能评估方法 24PAGE13电力系统雷电定位监测系统技术规程范围本标准规定了电力系统雷电定位监测系统探测站、中心站和用户系统的技术要求。本标准适用于：电力系统雷电定位监测系统规划设计、可行性研究设计、初步设计。电力系统雷电定位监测系统中心站和用户系统的工程建设。电力系统雷电定位监测系统新建、改建、扩建的探测站施工安装。电力系统雷电定位监测系统检验。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2887电子计算机场地通用规范GB9813微型计算机通用规范GB50057建筑物防雷设计规范GB50174电子信息系统机房设计规范SD131电力系统技术导则DL/T5429-2009电力系统设计技术规程电监会5号令电力二次系统安全防护规定GB191-2008-T包装储运图示标志GB/T17626电磁兼容试验和测量技术术语和定义3.1主放电maindischarge下行先导的一分支与地面较突出部分发出的向上迎面先导相遇，产生强烈的放电过程，称为雷电的主放电。3.2后续放电subsequentdischarge主放电到达云端后，云中的残余电荷沿主放电通道泄放，称为后续放电。3.3雷电定位监测系统

lightinglocationanddetectionsystem雷电定位监测系统是实时测量雷电发生的时间、方位、极性、强度、回击数等多项雷电参数的系统。3.4探测站Lightningdetectionstation探测站是雷电地闪信号的采集、识别、处理、时钟标定及发送单元，当三个及以上探测站同时侦测到一次地闪，雷电监测系统即可监测出这次地闪信息。探测站主要由雷电探测器、电源通信接口箱及附件组成。3.5数字式雷电探测站Digitallightningdetectionstation数字式雷电探测站是对信号进行数字化采样，并以数字信号处理方式对雷电地闪信号进行采集、识别、处理、时钟标定、存储及发送的雷电探测站。3.6中心站Centralstation中心站是雷电监测系统的数据处理及系统控制中心，负责雷电探测信息接收、定位计算、数据处理、存储及管理，以及系统各单元之间的协调控制。中心站由前置处理子系统、定位计算子系统和数据服务子系统、应用服务子系统等组成。3.7用户系统Usersystem用户系统是将雷电信息与电网、地理信息为主的对象融合一体计算机软件系统，可由一级服务器或二级服务器组成，终端用户具备浏览器/服务器方式、客户端/服务器方式等用户模式。3.8雷电监测网Lightningdetectionnetwork通过多个独立运行的雷电定位监测系统联网，组成的探测效率和精度更优、覆盖区域更大的雷电定位监测网络。3.9雷电流lightingcurrent流经雷击点的电流。3.10雷击点

pointofStrike闪击击在大地或其上突出物（例如，建筑物、户外管线、树木，等等）上的那一点。一次闪击可能有多个雷击点。3.11地闪cloudtogroundlightningflash雷云与大地（含地上的突出物）之间的一次或多次放电。3.12云闪cloudtocloudlightningflash雷云之间的一次或多次放电。3.13绕击shieldingfailure雷电绕过架空地线直击于导线，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为绕击。3.14有效监测区域Effectivedetectionregion三个及以上探测站构成的多边形区域。3.16探测效率Detectionefficiency探测效率是指监测的地闪数与实际总地闪数的百分比。3.17有效探测半径Effectivedetectionradius满足一定探测效率要求的探测区域半径。3.18定位精度Locationprecision定位精度是指测定的位置与雷击点的距离，单位是km。3.19原始数据Rawdata雷电探测站测量雷电LF/VLF电磁辐射场，并剔除云闪信号，获得的地闪电磁辐射场信号数据，包括电场相对强度、磁场相对强度、到达时间、方向等数据。3.20定位数据Locationdata中心站用一组符合条件的原始数据计算出的地闪数据，包括时间、位置、雷电流峰值和极性、回击次数等。总则4.1雷电定位监测系统主要包括探测站、中心站和用户系统三部分。4.2相邻雷电定位监测系统之间宜进行数据通信，避免雷电探测站重复布点。4.3雷电定位监测系统应遵循统一的通信规范和接口标准。4.4雷电探测站需要将雷电原始数据和工作状态信号发送到中心站，探测站与中心站的通信宜采用电力数据通信网或点对点光纤专线通信方式。条件不具备时，也可以采用互联网、卫星通信等通信方式。为了保证通信的可靠性，宜采用主备双通道。4.5雷电定位监测系统设置为管理信息大区系统，跨区与其它系统通信时应满足《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）的规定。4.6雷电定位监测系统应遵循《电力系统设计技术规程》（DL/T5429-2009）和《电力系统技术导则》（SD131）。4.7本标准仅作为雷电定位监测系统探测站、中心站和用户系统的建设依据，其它部分在执行相应标准前提下，可参照本标准执行。4.8电力系统雷电定位监测系统应与电力系统统一调度、分级管理的体制相适应，并实行分层控制，系统总体建设原则应采用适合中国国情的先进而成熟的技术，力求稳定高效。4.9电力系统雷电定位监测系统的建设，除应执行本规程的规定外，还应符合现行国家和行业颁发的相关规范和规程的规定。4.10电力系统雷电定位监测系统建设是一项系统工程，必须执行国家经济建设方针和各项技术经济政策，从电力系统特点和运行实际出发，采用符合可靠性、实用性和经济性要求的方案，为保证电力系统安全稳定运行提供条件。技术要求5.1雷电定位监测系统总体要求5.1.1雷电定位监测系统组成雷电定位监测系统主要由雷电探测站、中心站以及用户系统三大部分组成，系统结构图如图5-1所示。图5-1雷电定位监测系统结构图5.1.2雷电定位监测系统主要功能a）应全自动、大面积、实时监测雷电活动，获取地闪的时间、位置、雷电流峰值和极性、回击次数以及每次回击的参数等定位数据。b）应实现在线监视电力系统雷电活动情况。显示雷电活动轨迹，对雷电活动进行监测和分析，提高电力系统安全运行服务水平；c）应实时查找与电力系统跳闸同时发生的雷击坐标，以确定雷击故障点的准确位置，协助分析电力系统故障原因和事故性质；d）建立雷电数据库，积累地闪密度、雷电流强度等雷电基础参数，分析落雷分布情况，为制定防雷标准、检验防雷设施提供依据；5.1.3有效监测区域内雷电定位监测系统技术指标a)定位模型的定位精度应小于1/10"。b)探测站同步时钟精度应不大于0.11μs。c)当探测站站距在100km时，探测有效率应不小于85%，平原地区应不小于90%。d)平均定位精度应不大于1km。e)最小雷电流测量门槛值为1.5kA。f)系统应具备完善的雷电数据库和观测目标数据库(线路、变电站、发电厂、微波塔站、通信台站等)；应具备完整的、自动统计的雷电参数统计库。g)系统可用率应大于99.7%；设备运行寿命应大于5年。5.2雷电探测站5.2.1使用条件a)环境温度：－40℃～＋50℃。b)相对湿度：≤95%RH。c)工作电压：AC220V±10%，DC48V。5.2.2雷电探测站基本功能自动识别、采集地闪信号，提取地闪信号特征数据。地闪信号特征数据包括时间、强度、方向等信息。实时传送地闪信号特征数据。定时发送运行状态信息，至少包括自检状态、工作温度、触发阈值。按照指令要求发送或修改设备参数，至少包括触发阈值、存储模式、通信模式。自动校准时间同步系统时钟。自动定时自检，并支持远程测试。通信方式支持音频专线、光纤、网络、GPRS、CDMA、3G、卫星。5.2.3数字式雷电探测站扩展功能记录并存储地闪信号波形数据。支持两个及以上信号到达时间标定点的输出。按照指令要求传送地闪信号波形数据和地闪信号特征数据。本地存储地闪信号波形数据和地闪信号特征数据。远程修改地闪识别判据。远程升级系统程序，并具备自愈功能。支持主动式、被动式、互动式的通信模式。5.2.4雷电探测站基本性能指标信号识别分辨率<2ms。方向角测量精度≤1°。时间标定精度≤0.2μs。平均无故障工作时间（MTBF）≥10000h。数据传输速率：1200～9600bps。功耗≤30W。有效探测半径200km。时间同步系统秒脉冲精度典型值≤50ns。本体晶振精度±0.1ppm。探测站探测带宽1kHz~350kHz。5.2.5数字式雷电探测站扩展性能指标信号识别分辨率<0.5ms。时间标定精度≤0.1μs数据传输速率：1200～115200bps。地闪信号波形数据和地闪信号特征数据的存储容量≥100000条。地闪信号波形记录长度：300μs。平均无故障工作时间（MTBF）≥15000h。5.3中心站5.3.1中心站硬件配置雷电定位监测系统中心站硬件设备应满足《微型计算机通用规范》（GB9813）。系统前置处理服务器、定位计算服务器、数据库服务器、应用服务器等关键硬件宜冗余配置。宜采用功能分散模式，独立配置前置处理服务器、定位计算服务器、数据库服务器、应用服务器。5.3.2中心站软件配置雷电定位监测系统软件应满足实时性和可靠性要求，并符合相关国际工业标准。雷电定位监测系统宜采用跨平台设计，其中各类服务器宜采用UNIX、LINUX等安全操作系统，工作站可采用Windows操作系统。雷电定位监测系统应具备的基本应用软件包括：前置数据采集、定位分析处理、统计分析处理、地图操作与管理、雷电活动展示、雷击故障查询、雷电参数初级统计、电网观测目标数据管理、系统运行状态监控。雷电定位监测系统可具备的高级应用软件包括：系统联网、数据同步、雷电活动告警、雷击故障自动诊断、雷电参数高级统计、雷电电磁波波形展示、综合展示等。5.4用户系统5.4.1用户系统结构可采用三种结构：浏览器/服务器方式、客户端/服务器方式、专线式。5.4.2用户系统操作界面应以地理信息系统为基础。5.4.3用户系统应支持数据和报表的导入/导出功能。5.4.4用户系统应支持多用户的同时在线访问。5.4.5远方用户系统与中心站之间的数据通信宜采用电力数据通信网，当采用其他通信方式时应满足《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）的规定。5.5雷电定位监测系统外部接口5.5.1雷电定位监测系统之间的纵向接口应采用电力数据通信网进行联网，联网宜采用TCP/IP协议。联网宜通过前置处理服务器完成。联网时交换的数据应包括地域边界附近探测站的原始数据和工作状态。5.5.2雷电定位监测系统与其他系统间的横向接口获取EMS系统提供的线路故障信息，数据传输格式宜支持E语言格式。应能将大地经纬度格式的外部地理信息数据文件装载到雷电定位监测系统中，可通过标准的WMS（WebMapServices）、WFS（WebFeatureServices）服务接口读取图层数据。宜通过生产管理系统服务总线方式获得电网线路台账等信息。应通过Webservice服务接口向其他系统提供雷电定位数据。布站与联网6.1雷电探测站布点6.1.1各探测站站间距离在山区不宜大于150km，在平原不宜大于200km。6.1.2相邻三个探测站站址的几何分布应近似于锐角三角形。6.1.3布置在某监测区域边界附近的探测站，需考虑与其他周边监测区域的联网，与周边区域探测站的几何分布需满足6.1.2的要求。6.1.4在监测中心区域和重点区域应参照模拟计算结果，按照探测效率不小于90%，定位精度不大于0.5km布置探测站。6.1.5在重要监测区域宜采用N-1原则设置探测站数量。6.2雷电探测站选址6.2.1站址应具备有效的通信接入条件。6.2.2站址应避开周围较高建筑物或其他遮挡物，遮挡物与探测站的距离宜大于二者高差的30倍。6.2.3站址应避开电磁干扰源，门槛值宜设定为不大于100mV。6.2.4站址具备可靠电源接入。安装环境与施工7.1安装环境7.1.1雷电探测站安装环境a)雷电探测器应选择安装在四周开阔、电磁干扰小的户外地点，可选建筑物楼顶。安装基础类型宜为钢固定支架或水泥基础等，无法在建筑物屋顶安装的，可采用或利用铁塔基础进行安装。安放探测仪的基座水平度应在1.5°以内，并可靠接地，雷电探测器在建筑物顶部的安装应满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057）要求。b)雷电探测器的工作海拔：0m～5000m；c)雷电探测器的工作环境风速：0km/h～100km/h；d)电源通信接口箱内设供电模块、通信接口和防雷器件，宜采用组屏安装方式。其安装位置宜选择在通信机房或计算机室内。e)雷电探测器电源电缆和通信电缆应从户外基础位置铺设到室内电源通信接口箱拟安装位置。为求电缆铺设美观，应优先选择电缆竖井敷设；当需要明敷缆线时，宜穿PVC管或镀锌铁管。f)雷电探测器与电源通信接口箱之间电源和信号电缆应采用铠装电缆。g)雷电探测器的供电电源宜采用楼内可靠的交流电源。探测器的交流供电要求具有独立性，不应与其它用电设备共用熔断器、空气开关等，以免因其它用电设备故障影响探测仪的稳定运行。7.1.2雷电定位监测系统中心站安装环境雷电定位监测系统中心站主机设备应安装在机房内，采用组屏安装方式。其运行环境应满足《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）和《电子计算机场地通用规范》（GB/T2887）要求。7.2施工要求7.2.1雷电探测器应固定在水泥基座或其他可固定支撑的支架上。7.2.2探测站水泥基座或支架应可靠接地，接地电阻应小于10欧姆。7.2.3探测站应配置防雷保护设施。7.2.4雷电探测器与电源通信接口箱之间以电缆连接，电缆包括电源电缆和通信电缆，电缆需满足户外使用条件，通信电缆采用双绞屏蔽电缆，远距离传输时通信电缆需以光缆代替。电缆连接部分应进行防水处理。7.2.5雷电探测器安装时应根据当地磁偏角校正电磁场天线方向。检验8.1出厂检验8.1.1检验要求探测站应通过电磁兼容试验、电子设备雷击试验等型式试验，符合GB/T17626的规定。探测站应通过时间同步试验、功能验证及通信测试实验。8.1.2功能检测雷电探测站能够按设计要求输出各项系统运行数据，包括：时间、自检状态、时间同步系统状态、卫星状态等，并能够根据命令要求反馈对应信息，且各项指示灯工作正常。雷电探测站能够实时、准确的识别地闪信号，并能输出地闪信号的时间、方向、相对强度等相关信息。雷电探测站对信号的同步偏差不大于0.3µs。8.2定期校验探测站应在运行5年进行检验，定期校验内容包括：探测站时间同步系统时钟同步校验、晶振漂移校验、探测站工作状态检测。检测要求应满足第8.1条出厂检验要求。标志、包装、运输与储存9.1标志9.1.1在探测站包装箱的显著位置应注明：产品名称及型号、商标、公司名称及地址、生产日期。9.1.2在合格证上应注明：产品标准号、产品编号及生产日期、质量检查合格印记。9.1.3标志标识，应符合GB191-2008-T的规定。9.1.4产品的执行标准应予以明示。9.2包装9.2.1包装前检查a)产品的合格证书和装箱清单中的各项内容应齐全；b)产品外观无损伤；c)产品表面无灰尘。9.2.2一般要求包装箱为木箱，包装应有防尘、防雨、防水、防潮、防震等措施，箱内提供装箱单、产品安装使用说明书等技术文件，包装必须保证在运输中不被损坏。9.2运输产品应适用于陆运、空运、水运（海运），运输方法应按照运输装卸包装箱上的标志进行操作。9.3储存储存场所应无酸、碱、盐及腐蚀性、爆炸性气体和灰尘以及雨、雪的侵害。

(资料性附录)

定位模型典型算例本附录所示的典型算例是进行探测站的站位选择的一种方法。雷电定位系统时差定位误差是探测站定位误差和距离差误差综合影响的结果。对选择的探测站的测量数据进行采集处理，采用雷电时差定位系统取得如下参数，位置如图A-1。根据时差定位方法，雷击点（P0点）对探测站A、B和B、C的距离差分别形成两条双曲线，过P0点分别做两条双曲线的切线，即位置线，根据双曲线理论位置线分别平分P0点到探测站A、B、C形成的∠AP0B和∠BP0C，θ为∠AP0B和∠BP0C的分角线的夹角即位置线的交会角，即θQUOTEγ=∠AP0Bγ=∠AP0B令探测站的定位误差QUOTEmx1=mx2=mx3=my1=my2=令距离差误差QUOTEm∆S12P=m∆雷电时差定位误差mp不仅取决于距离差误差QUOTEm∆Sm∆S，还取决于探测站定位误差QUOTEmxmx，当QUOTEmxmx和QUOTEm∆Sm∆S有一定取值时，图形因数是决定性因素，图形因素带来的定位误差mp的绝对值取值范围QUOTE0-∞0-∞雷击时差定位精度可由如下两个值确定，即m1若要求定位精度QUOTEmp≤1kmmp≤1km，即设置不等式组QUOTEI值≤1km若要求定位精度QUOTEmp≤0.3kmmp≤0.3km，即设置不等式组QUOTEI值≤0.3km图A-1位置示意图下面列出具体的处理数据。P1点和P2点是需要关注的雷击位置，即可能是某些重要线路，是实际雷击点。探测站A是原有探测站，探测站B和C是目前需要新加入的站点，表1列出了三个探测站的坐标值，探测站B和C是初步选定的位置。表1探测站坐标值探测站X(km)Y(km)A3388368B3372410C3331447表2列出了两个雷击点P1、P2的坐标，及其QUOTEγ、ρ、θγ表2雷击P1、P2的坐标及QUOTEγ、ρ、θγ雷击点X(km)Y(km)γρθ23330386465953表3、表4列出了对雷击点P1、P2的I值和II值。探测站定位误差QUOTEmxmx根据当前雷电探测网探测站采用的时间同步系统卫星定位方法不同而不同，相对定位方法赋予QUOTEmx=±0.5mmx=±0.5m或QUOTEmx=±1mmx=±1m，绝对定位方法赋予QUOTEmx=±10mmx=±10m或QUOTEmx=±30mmx=表3P1点的I值和II值对P1点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值1.25km2.51km2.51km7.52km1.25km2.51km2.51km7.52kmII值185.3km185.3km185.4km186.3km43.6km43.6km44.0km47.4km表4P2点的I值和II值对P2点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值0.79m1.58m15.80m47.5m0.79m1.58m15.80m47.5mII值855.4m855.4m855.9m859.7m201.3m201.3m203.3m218.6m根据表3、表4可以看出若要求定位精度QUOTEmp≤1kmmp≤1km，A、B、C三站对P1的定位精度不能达到要求，需要重新选择探测站的位置，以达到定位精度的要求；而A、B、C三站对P2若要求定位精度QUOTEmp≤0.3kmmp≤0.3km，经判断，只有当距离差误差QUOTEm∆S=±100mm进一步对表3、4进行分析，对P1点，θ角接近0°，对于不同的QUOTEmxmx和QUOTEm∆Sm∆S，I值和II值分别达到数公里至数百公里，会带来大的惊人的点位误差；而对P2点，θ角比较适中，对于不同的QUOTEmxmx和QUOTEm∆Sm∆S，I值和II值只有几米至数百米。因此在进行探测站布站中应尽量避免相邻的三个探测站位于一条直线上的网形，这也就体现了图形因数是决定性因素，图形因素的表现形式是位置线的交会角θ，也就是尽量避免QUOTEθ→0°或θ→180°若要求定位精度QUOTEmp≤1kmmp若以2km为布站跨度，通过搜寻，探测站B’和C’候选站点共有17227对满足精度要求，初步选择其中两对探测站B’和C’候选站点位置作为本典型算例使用，其坐标值见表5。表5探测站坐标值探测站B’1C’1B’2C’2X(km)3296330033003282Y(km)485400455400表6列出了两个雷击点P1、P2的坐标，及其与探测站A和两对探测站B’和C’候选站点之间的QUOTEγ、ρ、θγ表6雷击近似点坐标及QUOTEγ、ρ、θγ雷击点X(km)Y(km)探测站A、B’1、C’1探测站A、B’2、C’2γρθγρθP13321463177133155943062P2333038612646861305090若探测站为A、B’1、C’1，分别计算P1、P2点的I值和II值，计算结果见表7和表8。表7P1点的I值和II值对P1点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值0.33m0.65m6.52m19.55m0.33m0.65m6.52m19.55mII值751.8m751.8m752.0m755.3m176.8m176.9m178.6m192.1m表8P2点的I值和II值对P2点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值0.36m0.71m7.19m21.56m0.36m0.71m7.19m21.56mII值594.8m594.8m595.2m597.8m140.0m140.0m141.4m152.0m由表7、8可以看出，新选择的探测站B1’和C1’能够同时满足P1、P2点的定位精度QUOTEmp≤1kmmp若探测站为A、B’2、C’2，分别计算P1、P2点的I值和II值，计算结果见表9和表10。表9P1点的I值和II值对P1点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值0.72m1.43m14.32m42.97m0.72m1.43m14.32m42.97mII值954.1m954.1m954.7m958.9m224.5m224.5m226.7m243.9m表10P2点的I值和II值对P2点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值0.33m0.65m6.48m19.44m0.33m0.65m6.48m19.44mII值552.5m552.5m552.8m555.2m130.0m130.0m131.3m141.2m由表9、10可以看出，新选择的探测站B2’和C2’也能够同时满足P1、P2点的定位精度QUOTEmp≤1kmmp若雷击点P1、P2是某条线路上的两个点，在P1、P2连线上任意寻找第三个点，作为雷击点P3，进一步考察两对探测站B’和C’候选站点是否能够满足对P3点的定位精度要求。表11列出了雷击点P3的坐标，及其与探测站A和两对探测站B’和C’候选站点之间的QUOTEγ、ρ、θγ表11雷击近似点坐标及QUOTEγ、ρ、θγ雷击点X(km)Y(km)探测站A、B’1、C’1探测站A、B’2、C’2γρθγρθP33317.11499.0284466549125若探测站为A、B’1、C’1，计算P3点的I值和II值，计算结果见表12。由表12可以看出，候选探测站B1’和C1’能够满足对P3点的定位精度QUOTEmp≤1kmmp表12P3点的I值和II值对P3点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值0.51m1.03m10.28m30.84m0.51m1.03m10.28m30.84mII值683.3m683.3m683.7m686.6m160.8m160.8m162.4m174.6m若探测站为A、B’2、C’2，计算P3点的I值和II值，计算结果见表13。由表13可以看出，候选探测站B’2和C’2不能满足对P3点的定位精度QUOTEmp≤1kmmp表13P3点的I值和II值对P3点mmmm±0.5m±1m±10m±30m±0.5m±1m±10m±30mI值45.9m91.8m917.9m2753.7m45.9m91.8m917.9m2753.7mII值32.8km32.8km32.8km32.9km7.7km7.7km7.8km8.4km根据上述计算可知，在两对探测站B’和C’候选站中，只有B’1和C’1这对候选站点能够同时满足对P1、P2和P3三个雷击点的定位精度QUOTEmp≤1kmmp≤1km的要求，而B’2和C’2这对候选站点能够满足对P1、P2雷击点的定位精度要求，但不能满足对P3雷击点的定位精度要求，因此应该剔除这对候选站点，选择B’1和C各个探测站及雷击点具体位置如图A-2所示。图A-2典型算例位置示意图

(资料性附录)

雷电参数统计方法该雷电参数统计方法的优点是，采用网格法雷电参数统计方法，实现了用计算机有效、自动的对大区域、大样本、自动监测的资料进行雷电参数统计，尤其是基于比对传统人工气象雷电长期观测值确定的网格面积统计雷电日参数，解决了目前用雷电定位系统监测数据统计雷电日参数不一致难题。该雷电参数统计方法实现方法简单、明了，具有很好的操作性和实用性。该雷电参数统计方法是通过计算机录入气象站的雷电原始记录资料和雷电定位系统自动监测数据，采用计算机进行数据处理，使用计算机程序，以人工气象原始资料和雷电定位系统主放电监测数据（不包含后续放电监测数据）共同作为统计样本，将其分别输入计算机中，以数字地图为基础，将人工气象原始资料和雷电定位系统监测数据进行处理，建立起雷电参数日统计数据系统，实现统计数据分析处理的自动化，其包括的数据有气象站雷电原始记录资料、气象站雷电日的统计、单个气象站雷电日、区域最大雷电日和平均雷电日、雷电定位系统监测数据，采用网格法确定所需的分析数据和结果，其采用如下步骤：1、首先，由计算机程序对数字地图上的选定区域进行等面积网格划分，设定每个网格为一个雷电测量单元，以雷电定位系统自动监测数据作为统计样本，确定每个网格出现雷电次数，设定每个网格每天出现一次雷电，即为一个网格雷电日；2、统计年平均雷电日、年平均雷电时，先统计每个网格的年平均雷电日、年平均雷电时，再对所选定区域全体网格求均值，即可统计出该区域年平均雷电日、年平均雷电时。3、在计算机采用如上述步骤方法进行网格划分时，参照气象观测站监测人的听力范围，选定经纬度为0.1°×0.1°、0.125°×0.125°、0.15°×0.15°、0.175°×0.175°、0.2°×0.2°、0.225°×0.225°6种网格，由计算机根据该区域雷电定位系统监测数据统计出每种网格内的雷电参数，再将这6种网格的雷电参数与该区域内的人工气象原始资料进行比较，将数据最接近的一组来选定作为该区域的雷电参数。上述数据处理可以在一台通信计算机上进行处理，也可以在多台计算机上通过网络连接，进行数据交换处理。使用该雷电参数统计方法能够有效地获得统计数据资源，而且能够方便地做到统计数据的资源共享。以福建省的67个气象观测站为例。采用计算机录入收集到的福建省各地气象站的雷电原始记录资料和雷电定位系统自动监测数据。使用计算机程序进行数据处理。其中：气象雷电资料及其统计值气象雷电资料取自福建省气象局1993~2005年全省气象观测站的雷电原始记录。福建省在1993~2000年，有25个气象观测站，2001年扩建至67个气象观测站，雷电原始记录资料包括：气象观测站的坐标，观测的年、月、日、起止时间、监听方向，见表1，如1993年4月5日16:54~17:50在气象站西南、西北方向听到雷声，在17:40~18:28在气象站南方听到雷声。表1：某气象观测站雷电原始记录资料样本年份月份日期起止时间方向起止时间方向19931141626S199322019041910SW19933231720SW199332714381504NE1535SW19933281047SW199341944SE19934516541750SWNW17401828S用全省13年（1993~2005年）67个气象观测站的雷电原始记录资料，统计各气象站观测的年雷电日以及13年平均年雷电日。雷电日统计按气象组织规定：每天记录一次雷电，即为一个雷电日。以武夷山气象站统计为例，平均雷电日取13年（1993～2005年）观测均值，见表2。表2：武夷山气象站雷电日及雷电小时统计结果（1993～2005）年份9394959697989900010203040593~05雷电日5966805766617239426048455258表3：福建省雷电日及雷电小时统计结果（1993～2005）年份9394959697989900010203040593~05雷电日5448474661504940384028363744某一区域的雷电日的统计样本是域内全体气象站观测值，表3给出的福建省1993～2005年67个气象观测站的年平均雷电日统计结果，其中25个气象站统计时段是13年，另外42个气象站统计时段是5年。工程上在选取雷电日参数时会注意2点：①雷电日代表的区域，通常以一个地区作为统计区域比单气象站或全省更为适用；②用年平均值表示的雷电日参数（以每个气象站的每年观测值为统计样本）分散性大，在一些工程应用上常常取区域内最大值（以每年最大的观测值为统计样本）作为该区域雷电日指标，以备留足防雷余度。表4是福建省各地区1993～2005年平均雷电日、最大雷电日，并给出了最大雷电日(Tdmax)/平均雷电日(Td)的比值为1.2。表4：福建省各地区平均雷电日、最大雷电日（1993～2005年）地区TdTdmaxTdmax/Td福州43521.20龙岩54651.22南平45611.35宁德41481.16莆田38421.10泉州36491.35三明49611.24厦门35361.02漳州38431.14比值1.20概括传统气象雷电日统计方法：以气象站观测资料为统计源，先对气象站记录的雷电日按统计年段求均值，再按统计区域求多个气象站统计均值，其特点是统计源由多个分散的、不相关的、固定的气象站观测资料构成。该雷电参数统计方法不同于传统气象雷电日统计方法，尽管采用了气象观测站的雷电原始记录资料作为实现该雷电参数统计方法的一个参照条件。采用网格法雷电日统计，不同于气象观测站，雷电定位监测系统是一种大面积、全自动雷电监测网。其显著特点一是监测面积大，一套中等规模的雷电定位监测系统就能全自动监测一个省域的地闪放电活动，大大超过一个气象站监听8~20km的范围；二是其监测的数据遍及整个覆盖区域，是非固定的。针对以上特点，本文提出一种新的雷电日统计方法—网格法：对雷电定位监测系统监测区域进行等面积网格划分，视每个网格为一个设定监测单元，以每个网格监测的雷电天数为统计源进行雷电日统计。网格法实质是将雷电定位监测系统监测的广阔区域转变成一个个均匀的、连续的、没有空白的观测站。在用网格法统计雷电日时，是对选定区域进行等面积网格划分，如0.15°×0.15°（对应15km×17km），即设每个网格为一个雷电测量单元，每个网格每天出现一次雷电，即为一个网格雷电日；按整时划分雷电小时，记为网格雷电时。先统计每个网格的年平均雷电日、年平均雷电时，再对选定区域全体网格求均值，即统计出该区域年平均雷电日、年平均雷电时。显而易见，统计值正比网格面积。假设选择全省为唯一网格，其统计值就会是全省有雷天数，这会大大超过气象雷电日参数，是不对的。为便于工程领域在现有防雷设计规程下参考选用，用网格法统计雷电日一定要溯源气象雷电日参数，并且，长期积累的气象雷电资料也是确定网格大小的唯一标尺。参照气象观测站的监听范围，选定0.1°～0.225°6种网格进行比较，对应网格的边长、面积及全省网格数见表5。表5福建省网格法划分表经纬度网格边长(km×km)面积(km2)网格总数(个)0.225°×0.225°22.5×255622740.2°×0.2°20×224443410.175°×0.175°17.5×19.43404410.15°×0.15°15×16.72505920.125°×0.125°12.5×13.91738280.1°×0.1°10×111111269分期建成的福建电网雷电定位系统于2000年底投运了福州、厦门、漳平和南平4个探测站，2002年2月，增加绍武、三明、宁德、蒲田探测站，2003年底，增加蒲美站探测站。取2001~2005年雷电定位系统监测数据为统计资料，统计样本数据库中全部采用3站及以上定位数据，对3站双解汇聚区域进行了强制剔除，未作探测效率修正。表6是对雷电定位系统2001~2005年4年测量数据进行不同网格统计。为比对方便，在表中顶栏和底栏列出相同时段的气象雷电日最大值和平均值。表6：网格法雷电日统计值（2001~2005年）网格地区福州龙岩南平宁德莆田泉州三明厦门漳州全省Tdmax376256474044543349510.225°445049434547506351480.2°394645394142465344440.175°354242363538425137400.15°303837333234374137360.125°263332282729323532310.1°21272723232427282726Td26493934303439313638

(资料性附录)

电网雷害图绘制方法该电网雷害图绘制方法属于一种生成电网雷害分布的计算机自动统计技术，适用于大区域、大样本、多种绝缘电网雷害分布统计。该电网雷害图绘制方法的技术解决方案是，采用计算机对雷电自动监测数据进行处理，建立数据库，以地理信息系统（简称GIS）和数据库为分析平台，采用网格法统计雷电参数，其特征在于，针对地面物体的抵御雷击能力及其特征，设定物体雷害的典型判据，再依据典型判据，采用计算机统计处理雷电资料，获得相应物体的雷害分布。如图1、图2、图3、图4所示，该电网雷害图绘制方法以雷电定位系统自动监测数据为统计样本，使用计算机处理程序，将自动监测数据输入到具有地理信息系统（简称GIS）处理功能的计算机中，建立数据库，以地理信息系统（简称GIS）和数据库为分析平台，采用网格法统计雷电参数。针对地面物体的抵御雷击能力及其特征，设定物体雷害的典型判据，再依据典型判据，采用计算机统计处理的雷电资料，结合各电压等级电网绕击特征电流、反击特征电流，建立危险电流数据分析系统，采用网格法确定所需的数据和分析结果，对分析结果采用雷击事故记录进行比较、校验和修正。获得相应物体的雷害分布。其采用如下步骤：（1）将雷电自动监测数据按时间、位置、雷电流幅值与极性专题属性数据通过计算机存入数据库。采用有GIS处理功能的计算机，设定程序对目标对象──数字地图上的选定区域进行等面积网格划分，设定每个网格为一个雷电统计单元，将雷电数据库的数据与地理上的对应网格进行位置比较，将雷电数据库中的专题数据按地理属性调入对应网格作为统计样本，统计每个网格中的雷电数。（2）依据电网绝缘裕度设定绕击危险电流范围值、反击危险电流范围值（判据）。按照该判据进行幅值比较，将各网格中雷电流幅值在绕击、反击危险电流范围值外的数据剔除，由余下的地闪次数除以相应网格面积分别得到电网绕击雷害分布和电网反击雷害分布。（3）同时，将电网历史雷击闪络事故记录按发生时间、雷击点经纬度坐标、闪络类型、电压等级的专题属性数据存储进计算机，建立电网雷击故障数据库。将雷击故障数据库的数据与地理上的对应网格进行位置比较，依据地理信息的经纬度坐标将绕击故障点、反击故障点分别调入对应的地理网格中，以该网格为中心，对相连网格进行标记，获得电网历史雷害区域；（4）综合绕击电网雷害分布、反击电网雷害分布以及历史电网雷害分布，获得电网雷害分布图。上述数据处理可以在一台计算机上进行处理，也可以在多台计算机上通过网络连接，进行数据交换处理。从而有效地为该电网雷害图绘制方法获得统计数据资源，做到统计数据资源共享。图2～图4为该电网雷害图绘制方法在华北地区数字地图上的具体应用。采用计算机录入收集到的、含有地理属性的华北地区雷电定位系统自动监测数据和电网雷击事故记录，使用计算机程序进行数据处理，将华北地区划分成一系列大小为0.2°×0.2°的网格。其中：1、危险电流范围的选取（即判据的选定）电网雷害的发生有其特有的特征，受到电网绝缘水平的影响，只有在某些电流幅值段的地闪才能引起雷击事故，幅值不同的雷电流其危害程度也不同。确定危险电流范围是确定电网雷害分布的前提条件，危险电流的选取是以电网中绝大部分输电线路的耐雷性能利用现有计算方法来确定的。不同电压等级电网绝缘水平显著不同，同一电压等级电网抗绕击、反击性能显著不同，且从应用角度来说，针对绕击和反击雷电防护措施不同，所以针对不同电压等级提出不同的绕击危险电流范围和反击危险电流范围。同时对同一电压等级来说，塔型不同、接地电阻不同、保护角不同时危险电流的范围也不同，危险电流范围选取应使绝大部分输电线路的危险电流都落在所选危险电流范围内。反击危险电流的范围（起止值）依据现行电力行业规程《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）求解，绕击耐雷水平仍然依据该规程，绕击最大临界电流则依据电气几何模型确定。（1）反击危险电流的确定（即判据值的确定）反击危险电流范围的确定采用现行电力行业规程《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）推荐的方法，按式（1）计算，其中各参数的含义分别为：为绝缘子串50%击穿电压，k为导线和避雷线间的耦合系数，k0为导线和避雷线间的几何耦合系数，β为杆塔分流系数，Ri为杆塔冲击接地电阻，ha为横担对地高度，ht为杆塔对地高度，Lt为杆塔电感，hg为避雷线平均高度，hc为导线平均高度。（1）基于不同塔型、不同接地电阻的输电线路反击耐雷水平不同，在同一电压等级下，以耐雷水平较低的输电线路计算结果为反击危险电流下限，以使绝大部分输电线路的反击危险电流都落在所选反击危险电流范围内。对500kV电网，假定绝缘子采用28片，U50％为2420kV，档距为450m；临近杆塔接地电阻为15Ω，计算结果见表1所示。从计算结果可见，工频电压对于耐雷水平的影响是非常大的，考虑工频电压的影响（这是与实际相符的）情况下，耐雷水平比不考虑工频电压时平均下降了18％。因此，对于500kV输电线路可以取反击危险电流下限值134kA（标准化线路要求满足15Ω），考虑更普遍的结果，取125kA。同理，对220kV输电线路可以取反击危险电流下限值75kA。表1500kV线路反击耐雷水平的计算结果不考虑工频电压影响接地电阻Ω71015203040耐雷水平kA24420416413710688考虑工频电压影响接地电阻Ω71015203040耐雷水平kA2001681341128772下降的百分比18.0%17.6%18.3%18.2%17.9%18.2%（2）绕击危险电流的确定（即判据的选定）该电网雷害图绘制方法中对绕击危险电流范围的确定方法综合了规程法、电气几何模型法两种方法，并结合了运行经验，对绕击危险电流的下限值采用现行电力行业规程《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）推荐的方法，由耐雷水平确定，用式（2）计算。对绕击危险电流的上限用电气几何模型法计算，由输电线路的参数确定临界击距，再由临界击距确定最大绕击危险电流。（2）不同塔型、不同保护角的输电线路绕击耐雷水平不同，最大绕击危险电流也不同，用上述方法计算多种杆塔类型（单回、双回、酒杯塔、猫型塔等）的输电线路绕击危险电流起止值，综合多个起止值，再进行适当放大，以使绝大部分输电线路的绕击危险电流都落在所选范围内。范围不能取得过大，否则不能体现该电压等级绕击危险电流的特征，范围也不能取得太小，太小会漏掉很多危险事件。按照规程法：一般220kV绕击耐雷水平为14.0kA（对应U50％为1400kV）。对表2中的两种典型输电线路进行绕击临界电流计算，结果见表3所示。对承德地区2006年6月份7次220kV电网雷击跳闸事故进行分析，包含4次绕击事故，绕击电流计算结果见表4。综合表3、表4，可见应用击距法计算得到对于220kV输电线路发生绕击的电流值一般在15-40kA左右。进一步对山西省电网和河北南网雷电绕击调查统计，绕击电流样本大小一般也在本研究中的绕击危险电流范围内。综合考虑下将220kV绕击危险电流范围取为[10kA,40kA]。同理，将500kV电网绕击危险电流范围取为[20kA,50kA]。表2两种典型220kV输电线路参数表表3最大绕击电流计算结果杆塔类型地面倾角击距公式对地击距系数最大击距最大绕击电流SZ20°159.2321.75159.2315.43420°1108.5455.2341108.5439.194SJ20°150.97517.270150.97512.25320°185.53038.287185.53027.166表4220kV线路绕击电流的计算情况（实例）线路故障情况degmkA判断保护角地面倾角最大击距rm最大绕击雷电流Im兴河134#C相，20.3kA，绕击17.5830135.4240.073绕击兴河132#C相，20.2kA，绕击13.243090.17225.682绕击袁遵141#A、B相，57.1kA，反击9.73061.215.81反击承隆一回89#A相，24kA，绕击16.53098.51228.69绕击营周一回29#C相，43.4kA，反击13.215126.3639.155反击营遵112#C相，199.5kA，反击15.4691577.2121.153反击周隆一回51#C相，26.6kA，绕击13.243092.86126.64绕击2、电网雷害分布图的确定首先应确定反击电网雷害分布图和绕击电网雷害分布图。以确定华北500kV电网雷害分布图为例说明，以上述危险电流起止值为判据，统计0.2°×0.2°网格下各网格的危险雷电密度值。统计各网格中幅值范围在125kA及以上范围内的地闪密度，得到华北500kV电网反击雷害分布图，见图2所示。图形的显示采用分区渲染方式分成四区，小细点填充区域表示该处幅值在125kA及以上的地闪密度值在[0,0.05)f/(km2·a)范围内，小圆点填充区域表示该处幅值在125kA及以上的地闪密度值在[0.05,0.09)f/(km2·a)范围内，斜线填充区域表示该处幅值在125kA及以上的地闪密度值在[0.09,0.11)f/(km2·a)范围内，面填充区域表示该处幅值在125kA及以上的地闪密度值大于或等于0.11f/(km2·a)。统计各网格中幅值范围在[20kA,50kA]范围内的地闪密度，得到华北500kV电网绕击雷害分布图，见图3所示。小细点填充区域表示该处幅值在[20,50]kA范围内的地闪密度值在[0,0.83)f/(km2·a)范围内，小圆点填充区域表示该处幅值在[20,50]kA范围内的地闪密度值在[0.83,1.44)f/(km2·a