根据附图详细描述该发明的实施例。如图1图2所示,该发明采用大气电场仪探测输电线路附近选定或确定范围内的雷电电场,运用雷电定位系统收集的雷电发生信息,以危险雷电流为依据,对输电线路雷击闪络进行预警,采用预警程序对输电线路雷击闪络进行预警,预警程序包括输电线路雷击预警程序、电网雷击闪络风险评估程序。下面是该发明针对2009年3月20日所发生的一次雷暴过程进行输电线路雷击闪络预警试验。采用以220千伏架空输电线路一个档距为预警实例。该发明具体实施时,按照以下步骤进行:
第一步,开启该输电线路附近的大气电场仪,探测线路附近存在的雷云电场,运用雷电定位系统获取和收集雷电发生信息。大气电场仪探测输电线路附近是否存在雷云电场需要给大气电场仪设置确定雷云电场存在的阈值。须知,大气电场仪判断雷云电场存在的阈值是根据不同地区在标准测量状态下(平原,平地,无尖端效应)有雷电发生情况下的最小场强绝对值设定的。通常,给大气电场仪设置确定雷云电场存在的阈值为±0.4千伏/米。在该实例中,设置该大气电场仪确定雷云电场存在的阈值为4千伏/米。图2给出的大气电场仪监测结果表明,根据当时大气电场仪实时监测值已经超过阈值,这说明在该输电线路附近存在雷云电场,在确定该输电线路附近确实存在雷云电场后,启动输电线路雷击预警程序,启动时间在07:05。
第二步,根据雷电定位系统查找输电线路附近选定或确定的范围内雷电发生信息,给出雷击预警级别信息。具体做法是,根据雷电定位系统在输电线路该档距附近30千米范围内查询当前时刻近10分钟内的雷电发生信息。为输电线路设置不同距离的缓冲区,在此实例中设置线路10千米、20千米、30千米范围内三个缓冲区。然后,确定包含查询结果中任一雷电的最小缓冲区,即按从小到大顺序,依次在10千米、20千米、30千米范围查找雷电,只要在某个范围内查找到雷电则停止后续查找,并以该缓冲区大小等级确定雷击预警级别(在此例中三个等级对应关系为10千米-红色警报,20千米-黄色警报,30千米-蓝色警报),输出雷击预警级别信息。
第三步,根据雷电定位系统查询距离该档距30千米范围内从预警开始到当前时刻的雷电发生信息,实时查询结果汇总如表1所示。
表1:雷电定位系统监测信息。
序号 |
时间 |
雷电流/安培 |
距离/米 |
1 |
2009-03-20 06:54:09.0041 |
-41.5 |
22,737 |
2 |
2009-03-20 07:04:31.1479 |
-26.5 |
25,820 |
3 |
2009-03-20 07:05:29.1966 |
-46.4 |
27,453 |
4 |
2009-03-20 07:07:23.3268 |
-30.2 |
26,288 |
5 |
2009-03-20 07:07:23.3728 |
-22.1 |
25,236 |
6 |
2009-03-20 07:08:28.8826 |
-16.0 |
12,782 |
7 |
2009-03-20 07:12:13.2785 |
-18.7 |
11,954 |
8 |
2009-03-20 07:12:13.2785 |
-17.4 |
27,789 |
9 |
2009-03-20 07:25:08.7885 |
-164.3 |
19,207 |
10 |
2009-03-20 07:26:55.2207 |
-145.6 |
25,494 |
11 |
2009-03-20 07:27:40.6406 |
-69.4 |
27,242 |
12 |
2009-03-20 07:27:40.6915 |
-48.5 |
25,162 |
13 |
2009-03-20 07:27:40.7122 |
-47.5 |
24,456 |
14 |
2009-03-20 07:28:52.0518 |
-79.0 |
26,545 |
15 |
2009-03-20 07:28:52.1084 |
-29.1 |
26,400 |
16 |
2009-03-20 07:30:20.8711 |
-163.4 |
17,302 |
17 |
2009-03-20 07:30:20.8907 |
-54.0 |
17,942 |
18 |
2009-03-20 07:30:20.9078 |
-41.2 |
17,937 |
19 |
2009-03-20 07:30:20.9204 |
-16.1 |
17,808 |
20 |
2009-03-20 07:31:22.5764 |
-36.8 |
17,620 |
21 |
2009-03-20 07:31:22.5975 |
-14.0 |
24,717 |
22 |
2009-03-20 07:35:12.6383 |
-41.6 |
24,175 |
23 |
2009-03-20 07:35:12.6787 |
-30.4 |
24,852 |
24 |
2009-03-20 07:39:01.5846 |
-14.0 |
19,609 |
25 |
2009-03-20 07:41:11.0947 |
-24.0 |
22,200 |
26 |
2009-03-20 707:41:11.3520 |
-10.3 |
21,458 |
27 |
2009-03-20 007:44:54.0309 |
-20.4 |
24,015 |
28 |
2009-03-20 07:45:27.3627 |
-51.6 |
19,293 |
29 |
2009-03-20 07:45:27.4117 |
-27.2 |
19,039 |
30 |
2009-03-20 07:46:23.2643 |
-61.3 |
19,467 |
31 |
2009-03-20 07:46:23.2902 |
-55.1 |
19.341 |
32 |
2009-03-20 07:46:23.4157 |
-43.2 |
19,804 |
33 |
2009-03-20 07:46:45.8721 |
-9.9 |
20,465 |
34 |
2009-03-20 07:47:16.8670 |
-98.9 |
23,075 |
35 |
2009-03-20 07:47:16.8952 |
-25.8 |
26,577 |
36 |
2009-03-20 07:47:16.9384 |
-59.4 |
22,308 |
37 |
2009-03-20 07:47:35.9375 |
-25.0 |
19,911 |
38 |
2009-03-20 07:48:14.1859 |
-17.5 |
19,448 |
39 |
2009-03-20 07:48:14.2858 |
-25.1 |
21,263 |
40 |
2009-03-20 07:48:14.4319 |
-17.4 |
21,162 |
41 |
2009-03-20 07:48:54.7700 |
-160.2 |
18,444 |
42 |
2009-03-20 07:48:54.8299 |
-48.3 |
20,785 |
43 |
2009-03-20 07:48:54.8761 |
-36.2 |
18,809 |
44 |
2009-03-20 07:48:54.9650 |
-21.1 |
20,692 |
45 |
2009-03-20 07:48:55.0313 |
-14.1 |
27,913 |
46 |
2009-03-20 07:48:55.1863 |
-27.2 |
23,171 |
47 |
2009-03-20 07:48:55.2933 |
-64.4 |
23,387 |
48 |
2009-03-20 07:50:59.5559 |
-156.7 |
18,471 |
49 |
2009-03-20 07:50:59.5847 |
-64.1 |
21,437 |
50 |
2009-03-20 07:50:59.5998 |
-36.7 |
22,432 |
51 |
2009-03-20 07:50:59.6201 |
-25.9 |
22,686 |
52 |
2009-03-20 07:51:28.9351 |
-26.1 |
23,326 |
53 |
2009-03-20 07:51:28.9878 |
-6.8 |
23,534 |
54 |
2009-03-20 07:54:34.5211 |
-153.5 |
27,239 |
55 |
2009-03-20 07:54:34.5505 |
-48.7 |
26,090 |
56 |
2009-03-20 07:56:23.8238 |
-39.6 |
27,309 |
57 |
2009-03-20 07:56:23.8245 |
-30.7 |
22,500 |
58 |
2009-03-20 07:56:23.8655 |
-13.0 |
26,395 |
59 |
2009-03-20 07:58:21.7766 |
-91.6 |
28,619 |
启动电网雷击闪络风险评估程序,将查询到的雷电信息采用电网雷击闪络风险评估程序进行处理,以雷电流为依据实时确定符合危险雷电流范围的雷电发生数量,并计算该雷电发生数量与查询到雷电发生总数量的比值;经雷击闪络评估,该档距绕击和反击危险电流为12~20千伏和≥110伏安,也即雷电流处在此区间的雷电可能会使该线路发生雷击闪络。统计从启动预警开始到当前时刻,处在输电线路危险电流范围内的雷电数量与雷电发生总数量的比值;例如,由图2电场仪预警情况知,此次雷暴预警在07:05开始,那么根据表1,截至07:08:29时刻发生了序号从2~6的共5个雷电,其电流分别为26.5伏安,-46.4伏安,-30.2伏安,-22.1伏安,-16.0伏安。在这5个雷电中,对该输电线路有绕击和反击危害的,即电流属于12~20伏安或≥110伏安区间的仅有第6号雷电,从而此时刻雷电流范围的雷电数量与雷电发生总数量的比值为1/5=20%;依次类推,可得出如表2的每个时刻的电网雷害预警结果。表2电网雷害预警结果。
时间 |
预警动作 |
预警 |
预警值 |
2009-03-20 06:00:00 |
启动电网雷电预警程序 |
/ |
/ |
2009-03-20 07:02:00 |
启动电网雷电预警程序 |
/ |
|
2009-03-20 07:08:29 |
启动电网雷击闪络预警程序 |
黄色 |
20% |
2009-03-20 07:12:14 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
29% |
2009-03-20 07:25:09 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
100% |
2009-03-20 07:26:56 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
50% |
2009-03-20 07:27:41 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
20% |
2009-03-20 07:28:53 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
14% |
2009-03-20 07:30:21 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
27% |
...... |
...... |
...... |
...... |
2009-03-20 07:51:29 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
11% |
2009-03-20 07:54:35 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
10% |
2009-03-2007:56:24 |
电网雷击闪络预警 |
黄色 |
12% |
第四步,在每个时刻计算预警值,若该比值大于0,以该比值为预警值发出预警信息,若该比值为0(满足不大于判断条件),则不发出预警信息,并进入下一步骤,判断电网雷击闪络风险评估程序是否需要结束。
第五步,查看大气电场仪监测数据,如果大气电场仪探测到输电线路附近雷云电场未消失,则继续进行预警,电网雷击闪络风险评估程序,输电线路雷击预警程序继续实时运行;如果如图2所示,在08:00时刻大气电场仪探测值渐渐回复到正常大气电场水平,即大气电场仪探测值已回到阈值以内,说明输电线路附近雷云电场消失,结束预警程序,此次预警结束。