CN108594024A - 针对供电区域的雷电预警方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对供电区域的雷电预警方法，用于对指定供电区域进行雷电预警，针对供电区域的雷电预警方法为：基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测；基于对雷电的探测结果建立供电区域的可视化的动态闪电分布图；利用动态闪电分布图获得雷电的运动趋势，并根据闪电的运动趋势发出雷电预警。本发明能够相对更加准确地对雷电进行预警，从而为电网防雷提供依据，保障电网的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对供电区域的雷电预警方法和装置。
背景技术
目前全球气候变化趋势明显，极端气候增多，雷电活动比以往更加频繁剧烈。据统计，近十年全球范围内雷电活动增加了12.9%。雷电伴随着电力系统的发展，一直是危害电网安全，造成局部或较大范围停电的重大自然因素。每年美国约30%停电事故，欧洲地区一半以上电网扰动及停电事故由雷电导致。而在我国，不同地区约有40%-70%的电网事故与雷电相关。在一些多雷地区，雷击是导致10kV及以上线路跳闸，造成用户失电主要因素。
“智能电网”建设作为一项基本的国家战略举措，近年来正不断深入。智能电网的发展并非意味着电网将足够先进可靠而可以忽略雷电这一因素的影响。而事实上由于新能源大量接入、分布式电源的双向潮流、电网结构复杂化等因素，在负荷高峰等极端条件下，雷电仍有可能造成局部或较大范围停电，并成为触发电网事故级联效应的重大因素。智能电网在雷电气候下的稳定运行取决于是否能够采用更加可靠、灵活的电网防雷措施，以保障其安全稳定。
在日益极端化的雷电气候下，智能电网以及某些可靠率要求较高的特殊供电区域，仍需要更加可靠、灵活的电网防雷措施，保障其安全稳定。同时也需要精确、高效的预警系统为新兴的防雷模式提供可靠的数据源，在绿色智能电网快速发展的新形势下提供有力保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够准确预警雷电，从而为防雷提供支持、保障电网安全运行的针对供电区域的雷电预警方法和装置
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种针对供电区域的雷电预警方法，用于对指定供电区域进行雷电预警，所述针对供电区域的雷电预警方法为：
基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测；
基于对雷电的探测结果建立所述供电区域的可视化的动态闪电分布图；
利用所述动态闪电分布图获得雷电的运动趋势，并根据所述闪电的运动趋势发出雷电预警。
优选的，对雷电进行探测的方法为：
在所述供电区域内和/或其周边设置局域性雷电射频传感器，通过所述局域性雷电射频传感器分别探测雷电辐射出的甚低频信号和甚高频信号并确定雷电的放射峰值时刻和首次回击峰值时刻，在所述放射峰值时刻取样所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，在所述首次回击峰值时刻再次取样所述局域性雷电射频传感器所在位置的垂直电场分量；
利用所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量判断雷电发生的方位；
计算所述局域性雷电射频传感器所在位置在所述首次回击峰值时刻的垂直电场分量与在所述放射峰值时刻的垂直电场分量的比率，并根据所述比率以及所述比率与雷电传输范围的反比关系计算雷电发生位置与所述局域性雷电射频传感器所在位置的相对距离。
优选的，所述局域性雷电射频传感器包括三路信号接收通道。
优选的，预设一设定域μ，在所述设定域μ内取样所述局域性雷电射频传感器所在位置在所述首次回击峰值时刻的垂直电场分量。
优选的，所述局域性雷电射频传感器的探测范围直径为200-300km。
优选的，在所述供电区域内或其周边设置若干个联网的所述局域性雷电射频传感器。
优选的，所述动态闪电分布图显示有雷电发生的位置以及强度。
优选的，根据在所述雷电的运动趋势方向上距离所述雷电的远近不同而发出不同级别的所述雷电预警。
一种针对供电区域的雷电预警装置，包括基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测的探测装置、与所述探测装置相通信并基于对雷电的探测结果建立所述供电区域的可视化的动态闪电分布图的合成装置、与所述合成装置相通信而利用所述动态闪电分布图获得雷电的运动趋势并根据所述闪电的运动趋势发出雷电预警的预警装置。
所述探测装置包括：
局域性雷电射频传感器，所述局域性雷电射频传感器用于探测探测雷电辐射出的甚低频信号和甚高频信号以及所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量；
第一计算机，所述第一计算机与所述局域性雷电射频传感器相通信，所述第一计算机用于确定雷电的放射峰值时刻和首次回击峰值时刻，取样所述放射峰值时刻所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，取样所述首次回击峰值时刻述局域性雷电射频传感器所在位置的垂直电场分量，利用所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量判断雷电发生的方位，计算所述局域性雷电射频传感器所在位置在所述首次回击峰值时刻的垂直电场分量与在所述放射峰值时刻的垂直电场分量的比率，并根据所述比率以及所述比率与雷电传输范围的反比关系计算雷电发生位置与所述局域性雷电射频传感器所在位置的相对距离；
所述合成装置包括与所述第一计算机相通信的第二计算机；
所述预警装置包括与所述第二计算机相通信的第三计算机。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够相对更加准确地对雷电进行预警，从而为电网防雷提供依据，保障电网的安全运行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种用于对指定供电区域进行雷电预警的针对供电区域的雷电预警方法，具体为：
一、基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测。
对雷电进行探测的具体方法为：
1、在待探测的供电区域内和/或其周边设置局域性雷电射频传感器，通常可以设置若干个联网的局域性雷电射频传感器来提高预测精度。局域性雷电射频传感器包括三路信号接收通道。所谓局域性雷电射频传感器，通常其探测范围直径为200-300km，从而区别与广域性雷电射频传感器，使得本方案适用于小型的局部供电区域中的局域配电网，它既可以是普通的智能配电网，由其适用于对可靠性要求较高的特殊供电区域，也是用于含较多分布式电源、微网、高渗透率可再生能源的智能电网，以及网络拓扑结构合理、自动化程度较高，但地理面积覆盖较小、分布相对集中的智能电网。
在发生雷电时，通过所设置的局域性雷电射频传感器分别探测雷电辐射出的甚低频信号和甚高频信号，从而确定雷电的放射峰值时刻和首次回击峰值时刻。同时探测局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，并在放射峰值时刻取样局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，在首次回击峰值时刻再次取样局域性雷电射频传感器所在位置的垂直电场分量。
2、获得以上数据后，进行分析计算。
首先利用局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量进行磁定向技术判断雷电发生的方位。
然后计算局域性雷电射频传感器所在位置在首次回击峰值时刻的垂直电场分量与在放射峰值时刻的垂直电场分量的比率（即相对电场变化率REFC），并根据计算所得的比率以及该比率与雷电传输范围的反比关系计算雷电发生位置与局域性雷电射频传感器所在位置的相对距离。通常可以预设一合理的设定域μ，在设定域μ内取样局域性雷电射频传感器所在位置在首次回击峰值时刻的垂直电场分量。
当获知了雷电发生的方位以及与局域性雷电射频传感器所在位置之间的距离，即可确定雷电发生的位置，完成对雷电的探测。
二、基于对雷电的探测结果建立所述供电区域的可视化的动态闪电分布图。所述动态闪电分布图显示有雷电发生的位置以及强度。
三、利用所述动态闪电分布图获得雷电的运动趋势，并根据所述闪电的运动趋势发出雷电预警。可以根据在所述雷电的运动趋势方向上距离所述雷电的远近不同而发出不同级别的所述雷电预警。
实施例二：一种针对供电区域的雷电预警装置，包括探测装置、合成装置和预警装置。
探测装置基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测。探测装置包括局域性雷电射频传感器和第一计算机。局域性雷电射频传感器用于探测探测雷电辐射出的甚低频信号和甚高频信号以及局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量。第一计算机与局域性雷电射频传感器相通信，第一计算机用于确定雷电的放射峰值时刻和首次回击峰值时刻，取样放射峰值时刻局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，取样首次回击峰值时刻述局域性雷电射频传感器所在位置的垂直电场分量，利用局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量判断雷电发生的方位，计算局域性雷电射频传感器所在位置在首次回击峰值时刻的垂直电场分量与在放射峰值时刻的垂直电场分量的比率，并根据比率以及比率与雷电传输范围的反比关系计算雷电发生位置与局域性雷电射频传感器所在位置的相对距离。
合成装置与探测装置相通信并基于对雷电的探测结果建立供电区域的可视化的动态闪电分布图。合成装置包括与第一计算机相通信的第二计算机。
预警装置与合成装置相通信而利用动态闪电分布图获得雷电的运动趋势并根据闪电的运动趋势发出雷电预警。预警装置包括与第二计算机相通信的第三计算机。
以上方案中，第一计算机、第二计算机、第三计算机可以集成在一台计算机中分别完成各项功能，并可以通过显示屏显示动态闪电分布图以及各区域对应的预警信号。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对供电区域的雷电预警方法，用于对指定供电区域进行雷电预警，其特征在于：所述针对供电区域的雷电预警方法为：
基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测；
基于对雷电的探测结果建立所述供电区域的可视化的动态闪电分布图；
利用所述动态闪电分布图获得雷电的运动趋势，并根据所述闪电的运动趋势发出雷电预警。
2.根据权利要求1所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：对雷电进行探测的方法为：
在所述供电区域内和/或其周边设置局域性雷电射频传感器，通过所述局域性雷电射频传感器分别探测雷电辐射出的甚低频信号和甚高频信号并确定雷电的放射峰值时刻和首次回击峰值时刻，在所述放射峰值时刻取样所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，在所述首次回击峰值时刻再次取样所述局域性雷电射频传感器所在位置的垂直电场分量；
利用所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量判断雷电发生的方位；
计算所述局域性雷电射频传感器所在位置在所述首次回击峰值时刻的垂直电场分量与在所述放射峰值时刻的垂直电场分量的比率，并根据所述比率以及所述比率与雷电传输范围的反比关系计算雷电发生位置与所述局域性雷电射频传感器所在位置的相对距离。
3.根据权利要求2所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：所述局域性雷电射频传感器包括三路信号接收通道。
4.根据权利要求2所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：预设一设定域μ，在所述设定域μ内取样所述局域性雷电射频传感器所在位置在所述首次回击峰值时刻的垂直电场分量。
5.根据权利要求2所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：所述局域性雷电射频传感器的探测范围直径为200-300km。
6.根据权利要求2所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：在所述供电区域内或其周边设置若干个联网的所述局域性雷电射频传感器。
7.根据权利要求1所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：所述动态闪电分布图显示有雷电发生的位置以及强度。
8.根据权利要求1所述的针对供电区域的雷电预警方法，其特征在于：根据在所述雷电的运动趋势方向上距离所述雷电的远近不同而发出不同级别的所述雷电预警。
9.一种针对供电区域的雷电预警装置，其特征在于：所述针对供电区域的雷电预警装置包括基于广谱传感及分频探测技术对雷电进行探测的探测装置、与所述探测装置相通信并基于对雷电的探测结果建立所述供电区域的可视化的动态闪电分布图的合成装置、与所述合成装置相通信而利用所述动态闪电分布图获得雷电的运动趋势并根据所述闪电的运动趋势发出雷电预警的预警装置。
10.根据权利要求9所述的针对供电区域的雷电预警装置，其特征在于：所述探测装置包括：
局域性雷电射频传感器，所述局域性雷电射频传感器用于探测探测雷电辐射出的甚低频信号和甚高频信号以及所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量；
第一计算机，所述第一计算机与所述局域性雷电射频传感器相通信，所述第一计算机用于确定雷电的放射峰值时刻和首次回击峰值时刻，取样所述放射峰值时刻所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量、垂直电场分量，取样所述首次回击峰值时刻述局域性雷电射频传感器所在位置的垂直电场分量，利用所述局域性雷电射频传感器所在位置的磁场南北分量、磁场东西分量判断雷电发生的方位，计算所述局域性雷电射频传感器所在位置在所述首次回击峰值时刻的垂直电场分量与在所述放射峰值时刻的垂直电场分量的比率，并根据所述比率以及所述比率与雷电传输范围的反比关系计算雷电发生位置与所述局域性雷电射频传感器所在位置的相对距离；
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