CN105044475A - 输电线路走廊闪电监测预警系统 - Google Patents

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周龙武
上官帖
童军心
刘明军
邹建章
况燕军
龙余良
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Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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Abstract

一种输电线路走廊闪电监测预警系统，由数据存储单元（1）、数据分析处理单元（2）和预警信息发布单元（3）组成。本发明通过对雷达回波和闪电监测资料数据、电网GIS数据、地图矢量数据进行集中、加工和分析，制作闪电监测预警信息，并在电网中应用。本发明输电线路走廊闪电监测预警系统以雷达回波和闪电监测数据为基础，可大范围、高效率的开展输电线路闪电监测状况和闪电预警信息的自动判别与发布；本发明输电线路走廊闪电监测预警系统可直接利用气象部门现有的雷达回波和闪电监测系统，无需再布置监测终端，不仅节省了投资，建设周期缩短，而且具有运行维护方便的特点。

Description

输电线路走廊闪电监测预警系统
技术领域
本发明属于输电线路在线监测预警领域，尤其涉及基于多普勒雷达和闪电监测的输电线路走廊监测预警系统和方法。
背景技术
随着我国经济社会发展，电网不断扩大，输电线路的覆盖面不断扩大，作为电网系统重要组成部分的输电线路也大幅增加，闪电对输电线路的影响也随之增大。闪电是对电网影响最大的自然灾害之一。闪电对电力生产与输送的影响主要表现在三个方面：一是导致电网输电线路跳闸，二是在雷击过程中释放能量，其产生的高温烧断输电线路，三是损坏瓷瓶、变压器等设备。闪电对电网内电力的正常安全生产和稳定运行造成极大影响。
闪电的发生具有突发性强、局地性强、防控面广等特点。因其引发的输电线路跳闸事故可能严重影响电网的安全稳定运行，甚至可能造成大面积的停电事故。因此对输电线路开展实时的闪电监测和预警，可以提前对闪电产生的危害进行预判，采取相应措施进行防范，以及在事故检修过程中提供事故点定位参考，从而可以大量节约电网运行维持的成本，对提高输电线路安全稳定运行有着十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是，提供基于多普勒雷达和闪电监测的输电线路走廊闪电监测预警系统，其通过对雷达回波数据和闪电监测数据进行集中、加工和分析，结合电网分布的GIS数据，实现输电线路闪电的监测预警，从而为输电线路走廊的闪电事故分析，以及提前采取措施防范闪电对电网的不利影响提供技术支撑。
本发明的技术方案如下：
输电线路走廊闪电监测预警系统主要由数据存储单元、数据分析处理单元、预警信息发布单元组成。
数据存储单元，用于从气象部门服务器上获取所需气象数据，并将数据存储于电力部门服务器中；
数据分析处理单元，用于将分析得出的预警结果存于电力部门服务器上；
预警信息发布单元，启动预警发布模块，将预警信息通过无线网络发送至移动客户端；
所述数据存储单元通过ftp的方式与专用网络与气象部门的数据服务器相连；所述数据分析处理单元通过访问电力部门服务器与数据存储单元相连；所述预警信息发布单元通过访问电力部门服务器与数据存储单元和数据分析处理单元相连。
所述数据存储单元包括雷达回波数据、闪电监测数据、电网GIS数据、矢量地图数据四个部分；所述数据存储单元通过专用网络从气象部门服务器获取雷达回波和闪电监测资料，同时还存储电网GIS数据和矢量地图数据；将雷达回波数据、闪电监测数据、电网GIS数据和矢量地图数据存储在电力部门的服务器上，提供给数据分析处理单元调用。
所述数据分析处理单元包括闪电分布区域绘制模块、雷暴云分布区域绘制模块和闪电预警区域绘制模块；数据分析处理单元根据雷达回波数据和闪电监测数据通过闪电分布区域绘制模块，雷暴云分布区域绘制模块来进行闪电预警区域的绘制，其中闪电预警范围由闪电和雷达回波的阈值控制，阈值大小可由用户自己设置。所述数据分析处理单元结合电网GIS数据对比分析闪电预警区域和输电线路走廊沿线附近区域有无重叠，以此判断是否达到预警条件，从而决定是否生成相应的预警信息。
所述预警信息发布单元包括自动预警模块、web展示模块、数据统计查询模块；所述预警信息发布单元通过电力部门服务器与其他部件建立联系进行数据交换一旦获取了预警信息，将立即启动预警发布模块，将预警信息通过无线网络发送至移动客户端，通过web进行展示，能实时查询预警信息，通过数据统计分析模块，能统计分析输电线路附近区域闪电的分布情况。同时，实现对闪电监测的准确定位，并跟踪闪电的发展态势，指导输电线路运维人员采取措施应对输电线路走廊闪电的不利影响。通过数据统计分析模块，可统计分析输电线路附近区域闪电的分布情况，为输电线路闪电故障分析提供数据支撑
本发明输电线路走廊闪电监测预警系统的工作流程如下：
步骤一：获取雷达回波数据、闪电监测数据；
步骤二：分析绘制雷暴云分布区域图、闪电分布区域图，并通过设置雷达回波和闪电阈值绘制闪电预警区域；
步骤三：判断闪电预警区域和输电线路走廊沿线覆盖区域是否存在重叠，如果存在重叠，则进入下一步；
步骤四：提取重叠区域的全都信息，生成闪电预警信息；
步骤五：分布预警信息。
本发明与现有技术比较的优点有：
本发明输电线路走廊闪电监测预警系统以雷达回波和闪电监测数据为基础，可大范围、高效率的开展输电线路闪电监测状况和闪电预警信息的自动判别与发布；本发明输电线路走廊闪电监测预警系统可直接利用气象部门现有的雷达回波和闪电监测系统，无需再布置监测终端，不仅节省了投资，建设周期缩短，而且具有运行维护方便的特点。
本发明输电线路走廊闪电监测预警系统界面友好，操作简单，可移植性好，易推广应用，切合了电力部门对闪电灾害监测预警的实际需求，提升了在输电线路走廊开展闪电灾害防御和研究的水平。
附图说明
图1是本发明输电线路走廊闪电监测预警系统结构示意图；
图2是本发明输电线路走廊闪电监测预警系统工作流程图；
图3是本发明输电线路走廊闪电监测预警系统的利用雷达回波资料判断雷暴云流程图；
图中：1是数据存储单元；2是数据分析处理单元；3是预警信息发布单元。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明实施例输电线路走廊闪电监测预警系统的组成情况如下：1为数据存储单元，2为数据分析处理单元，3为预警信息发布单元。
图2为本发明输电线路走廊闪电监测预警系统工作流程。
（1）数据存储单元
以ftp文件下载方式，通过专线网络从气象部门服务器上获取雷达回波资料和闪电监测资料，并将数据信息存储于电力部门服务器数据库中，另外存储电力部门的电网GIS信息数据和矢量地图信息数据，数据全部存储于电力部门服务器中。以上数据将提供给数据处理单元进行数据处理分析。
（2）数据分析处理单元
数据分析处理单元主要是对闪电数据、雷达回波数据、电网GIS数据以及地图矢量数据进行处理分析。根据闪电的强度、频率等绘制闪电分布区域图。雷达能够提供云内粒子的相态、排列取向、空间分布和尺度谱等细致信息，观测精度高，具有分辨雷暴云的能力。由于雷暴云内的起电与其中的微物理过程息息相关，使得雷达成为目前最适合于开展雷电预警工作的观测设备。闪电发生与雷暴云密切相关，因而闪电的预警可转换为雷暴云的判断，可根据雷达回波的强度和位置来进行判断，判断标准参考图３。图３中给出了当40dbz雷达回波顶高突破-10度层时可判断为雷暴云，其中40dbz和-10度为阈值，可以根据地区的差异进行设定。
然后结合电网GIS数据对比分析闪电预警区域和输电线路走廊沿线附近覆盖区域有无重叠，以此判断是否达到预警条件，从而决定是否生成相应的预警信息。
（3）预警信息发布单元
预警信息发布单元中的自动预警模块通过访问电力部门服务器与其他部件建立联系，以获取闪电区域分布信息、雷暴云区域分布信息和闪电预警区域信息；一旦获取了预警信息，将立即启动预警发布模块，将预警信息通过无线网络发送至移动客户端，通过web进行展示，并可实时查询预警信息并跟踪闪电的发展态势，实现对闪电监测的准确定位和发展趋势预警。通过数据统计分析模块，可统计分析输电线路附近区域闪电的分布情况。

Claims (5)

1.一种输电线路走廊闪电监测预警系统，包括，
数据存储单元，用于从气象部门服务器上获取所需气象数据，并将数据存储于电力部门服务器中；
数据分析处理单元，用于将分析得出的预警结果存于电力部门服务器上；
预警信息发布单元，启动预警发布模块，将预警信息通过无线网络发送至移动客户端；
所述数据存储单元通过专用网络与气象部门的数据服务器相连；所述数据分析处理单元通过访问电力部门服务器与数据存储单元相连；所述预警信息发布单元通过访问电力部门服务器与数据存储单元和数据分析处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的输电线路走廊闪电监测预警系统，其特征在于，所述数据存储单元包括雷达回波数据、闪电监测数据、电网GIS数据、矢量地图数据四个部分；所述数据存储单元通过专用网络从气象部门服务器获取雷达回波和闪电监测资料，同时还存储电网GIS数据和矢量地图数据；将雷达回波数据、闪电监测数据、电网GIS数据和矢量地图数据存储在电力部门的服务器上，提供给数据分析处理单元调用。
3.根据权利要求1所述的输电线路走廊闪电监测预警系统，其特征在于，所述数据分析处理单元包括闪电分布区域绘制模块、雷暴云分布区域绘制模块和闪电预警区域绘制模块；所述数据分析处理单元根据雷达回波数据和闪电监测数据通过闪电分布区域绘制模块，雷暴云分布区域绘制模块来进行闪电预警区域的绘制，其中闪电预警范围由闪电和雷达回波的阈值控制，阈值大小可由用户自己设置；所述数据分析处理单元结合电网GIS数据对比分析闪电预警区域和输电线路走廊沿线附近区域有无重叠，以此判断是否达到预警条件，从而决定是否生成相应的预警信息。
4.根据权利要求1所述的输电线路走廊闪电监测预警系统，其特征在于，所述预警信息发布单元包括自动预警模块、web展示模块、数据统计查询模块；所述预警信息发布单元通过电力部门服务器与其他部件建立联系进行数据交换一旦获取了预警信息，将立即启动预警发布模块，将预警信息通过无线网络发送至移动客户端，通过web进行展示，能实时查询预警信息，通过数据统计分析模块，能统计分析输电线路附近区域闪电的分布情况。
5.根据权利要求1所述的输电线路走廊闪电监测预警系统，其特征在于，所述系统的工作流程如下：
（1）获取雷达回波数据、闪电监测数据；
（2）分析绘制雷暴云分布区域图、闪电分布区域图，并通过设置雷达回波和闪电的阈值绘制闪电预警区域；
（3）判断闪电预警区域和输电线路走廊沿线覆盖区域是否存在重叠，如果存在重叠，则进入下一步；
（4）提取重叠区域的全都信息，生成闪电预警信息；
（5）发布闪电预警信息。
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