青海电网雷电定位系统性能比对分析

第３３卷第３期　青海电力　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．３　２０倦年９月　ＱＩＮＧＨＡＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　Ｓｅｐ．，２０１４　０　＿＿。　０。　青海电网雷电定位系统性能比对分析　周瑜　，马　奇　，杨小库　，马丽山　，刘金山　，沈宁　，　王德军　，郑勇　，何艳娇　，张仲秋　（１．国网青海省电力公司电力科学研究院，青海西宁８１０００８；　２．国网青海省电力公司，青海西宁８１０００８；３．国网青海省电力公司检修公司，青海西宁８１０００３）　摘要：通过对ＬＬＳ２０００和ＬＬＳ３０００系统的定位精度、冗余度等方面进行模拟分析计算，结果表明：改造后的　青海电网新一代雷电定位系统在定位精度方面有了大幅提升，同时对后续雷电监测的布置范围、方式提出了　建议。　关键词：雷电定位；系统；性能；分析　中图分类号：Ｔ１Ｖｆ８６２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—８１９８（２０ｌ４）ｏ３—００３１—０４　Ｐｒｏｐｅｒｔｙ　Ｃｏｎｔｒａｓｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ．Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｇｒｉｄ　ＺＨＯＵ　Ｙｕ　，ＭＡ　Ｑｉ￣，ＹＡＮＧ　Ｘｉａｏｋｕ　，ＭＡ　Ｌｉｓｈａｎ　，ＬＩＵ　Ｊｉｎｓｈａｎ２，ＳＨＥＮ　Ｎｉｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｄｅｊｕｎ。，　ＺＨＥＮＧ　Ｙｏｎｇ　，ＨＥ　Ｙａ￣ｉａｏ　，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｏｎｇｑｉｕ　Ａｂ　ｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｏ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｅ　ＬＬＳ２０００　ａｎｄ　ＬＬＳ３０００’ｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ：　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｌ＿ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｑｉｎｇｈａｉ　ｇｒｉｄ，ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｏｎ　ｐｏｓｌｔｉｏ一　ｎｍ’ｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ：ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｍｏｎｉｔｏｎｎｇ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｓｃｏｐｅ，ａｐｐｒｏａｃｈ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｌｏｃａｔｉｏｎ；ｓｙｓｔｅｍ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ；　ａｎａｌｙｓｉｓ　．．　．　　’．，、　青海电网雷电定位系统于２００７年开始建设，　电探测站，并对中心站进行升级改造，形成新老探　采用原武高院研制的ＬＬＳ２０００型系统。截至２０１２　测站融合、联网运行的新一代雷电定位　系统　年底已建成３５个探测站的大范围雷电监测系统，　ＬＬＳ３０００￣　实现了对青海大部分现有骨干电网的有效雷电监　本文通过对ＬＬＳ２０００和ＬＬＳ３０００在总体方案、　测，在电网安全稳定运行中发挥了重要作用。　定位精度、冗余度方面进行比对分析，研究了新建　随着青海电网规模的不断扩大，特别是青新　ｌ５个全数字式雷电探测站、改造雷电定位系统中　联网、玉树联网工程的建设，现有雷电定位系统不　心站对于提升青海电网雷电监测性能的影响。　能实现对青海骨干电网的全覆盖，无法保证对电　网雷电的实时监测以满足快速确定电网故障类　１　总体结构　型、寻找故障位置、及时处理电网事故的要求。为　雷电定位系统是一套全自动、大面积、高精　适应青海电网和青海边缘跨区电网的雷电定位精　度、实时的监测雷电活动的系统工具，能够实时显　度和覆盖要求，在青海电网当前雷电定位系统监　示云对地雷击发生的时间、位置、雷电流幅值及极　测盲区、低精度覆盖区扩充新建ｌ５个全数字式雷　性、雷电波波形、回击次数和每次回击参数　。　作者简介：周瑜（１９８２一），男，高级工程师，从事状态监测工作。　收稿日期：２０１４—０４—２４；修回日期：２０１４—０５—２１　３２　青海电力　第３３卷　ＬＬＳ２０００和ＬＬＳ３０００系统的总体结构相同，　南探测站、巾心站、用户系统组成。除此之外通信　系统也是组成雷电定位系统的重要环节。　实现了高效率、高精度、多参量的雷电监测，系统　界面可跨平台运行，支持探测站多通道数据来源　及多路中心站数据共享，支持探测站级数据召回　及中心站级数据补齐。ＬＩ　￥２０００和ＬＬＳ３０００系统　与ＬＬＳ２０００相比，ＬＬＳ３０００解决了雷电信号　仅　单一模式识别导致探测站同收率低的问题，　技术指标比较见表ｌ。　表１　ＬＬＳ２０００与ＬＬＳ３０００技术指标比较表　２定位精度分析　探测站的几何图形直接涉及系统的有效覆盖　区域和定位精度，基于雷电定位系统站位设计原则　和模拟计算分析，以下分别对青海电网雷电定位系　为当前３５个探测站，浅色字体标注为新建的１５　个探测站。ＬＬＳ２０００、ＬＬＳ３０００的定位精度模拟分　析计算结果以　中所示色块表示（未考虑地形影　响）。青海电网１　１０　ｋＶ及以上电压等级输电线路　走向如图２ａ所示，青海省２００９－－２０１２年平均地　闪落雷次数如图２ｈ所示　。　统扩建前后的定位精度进行模拟计算并分析。　模拟定位计算精度冈（见图１）深色字体标注　ａ　ＬＬＳ２０００定位精度　ｂ　ＬＬＳ３０００定位精度　图１　青海电网雷电定位系统运行定位模拟精度图　第３期　周瑜，等：青海电网雷电定位系统性能比对分析　３３　簋争略　橇笨木卅　ａ　ｌｌＯ　ｋＶ及以上电压等级输电线路走向（２０１２）　ｂ落雷次数图　图２　青海电网１　１０　ｋＶ及以上电压等级输电线路走向与落雷次数图　对比图１ａ和图１ｂ，可以看到系统的探测范　同进一步扩大，系统的高精度定位覆盖区域也进　一位系统探测范同内，且在雷电定位系统探测范围之　内的定位精度也大于３　ｋｍ，这个误差是不能接受　的。考虑到线路经过地区为可可西里无人区，不具　步扩大。　对比图ｌａ和图２ａ，除±４００　ｋＶ柴拉直流输电　线路、青新联网、玉树联网输电线路走廊外，原　备建站条件，建议采用雷击识别与故障定位系统，　通过雷电定位系统与雷击识别、故障定位系统的综　ＬＬＳ２０００系统基本覆盖了青海电网ｌｌ０　ｋＶ及以上　电压等级输电线路走廊，界内定位精度０．５　ｋｍ，边　合应用，以达到青海电网输电线路走廊雷电监测的　全覆盖。　界处期望定位精度也能达到１　ｋｍ，符合雷电定位　系统设计值；对比网ｌｂ和罔２ａ，除±４００　ｋＶ柴拉　直流输电线路走廊外，ＬＬＳ３０００系统基本覆盖了青　海电网１１０　ｋＶ及以上电压等级输电线路走廊，界　内定位精度０．５　ｋｍ，仅有极小区域未处于雷电监　测系统探测范嗣或定位精度＞１　ｋｍ，后续工作中仍　需在这部分范同内新增雷电探测站。　通过对青海电网雷电定位系统２００８－－２０１２年　积累的１　２１７　５３８条地闪数据进行统计分析，总结　出青海省的雷电活动呈现出明显的两多一少的分　３冗余度分析　雷电定位系统实际运行时，部分探测站可能　出现故障，故障的主要表现形式有：与中心站之间　的通信故障、电源故障、设备故障。这些故障都将　造成系统整体的定位精度和探测效率的下降，尽　管探测站具备数据缓存、断点续传的功能，但还是　会对系统的实时性、完整性造成一定影响。以下　对青海电网雷电定位系统扩建前后参与定位计算　的探测站数量进行模拟计算并分析，如图３所示。　对比图３ａ和图３ｂ可以看出，建设青海新一　代雷电定位系统后，东部地区电网密集区、海西格　尔木周边以及玉树联网工程沿线的系统冗余度都　有明显提升。　布趋势，两多是指门源一互助一乐都一民和地区和　河南一泽库一贵南一玛沁地区，一少是指柴达木盆　地　。对比罔２ａ和图２ｂ可以看出，青海电网输电　线路呈现出东密西疏的特点，而青海省雷电活动也　呈现ｍ东多西少、南多北少的特点，而目前青海电　网雷电定位系统探测站的布置也是东多西少，因此　前期青海电网雷电探测站的选取总体上来说是合　理的；对比图１ｂ和图２ｂ可以看出，雷电活动频繁　４实测数据分析　以经度１Ｏ０．９８２　２，纬度３６．７８７　５９为圆心，　以１０　ｋｍ为半径，查询２０１３年８月２７日Ｏ０：００—　且有输电线路的区域为称多一玛多一都兰一曲麻　莱地　，因此在后续的工作中还应在以上区域范围　内补充２～３个雷电探测站；对比图１ｂ和图２ｂ还　可以看　，即使与两藏雷电定位系统进行联网，±　４００　ｋＶ柴托直流输电线路部分区段仍不在雷电定　０２：００时间段内数据（见罔４），对比ＬＬＳ２０００和　ＬＬＳ３０００系统的数据，ＬＬＳ２０００测得的地闪次数　为５８６次，ＬＬＳ３０００测得的地闪活动次数为７１９　次。若假设ＬＬＳ２０００的探测效率为８０％，则　ＬＬＳ３０００的探测效率为９８．１％；若似设ＬＩ　￥３０００　青海电力　第３３卷　、　＇＿　，器釉一＿　　ｌ蚰　７３．３４％。南此可见，与ＬＬＳ２０００相比较，　的探测效率为９０％，则ＬＬＳ２０００的探钡０效率仅为ＬＬＳ３０００的探测效率有了明显提升。　～　ｇ　ＬＬＳ２０００冗余度　图３　青海电网雷电定位系统冗余度分析图　２）ＬＬＳ２０００与ＬＬＳ３０００测得的雷电流幅值有　一　ｂ　ＬＬＳ３０００冗余度　．　ａ　ＬＬＳ２０００蜜涌敷据　ｅ　参考；　ｂ　ＬＬＳ３０００实测数据　—差异，因此雷电定位系统测得的雷电流幅值仅做　３）对于不具备建站条件的区域，建议在重要　输电线路上安装雷击识别与故障定位系统，以达　到青海电网输电线路走廊雷电监测的全覆盖。　参考文献：　［１］国网武汉高压研究院，雷电定位系统全国组网技术　的研究及开发［Ｒ］．武汉：国网武汉高压研究院，　２００５．　图４青海电网雷电定位系统　实测数据对比图　同样查询上述空间、时间范围内雷电定位系　统，以２０ｌ３年８月２７日０ｌ：１０：１８．９５６数据为　［２］国网武汉高压研究院。国网雷电监测网络方案及相　关技术研究［Ｒ］．武汉：国网武汉高压研究院，２００７．　例，ＬＬＳ２０００参与定位的探测站有４个，而　ＬＬＳ３０００参与定位的探测站有６个，说明ＬＬＳ３０００　（３］陈家宏，张　勤，冯万兴，等．中国电网雷电定位系　统与雷电监测网［Ｊ］．高电压技术，２００８，３４（３）：４２５　４３１．　的多站同收率明显上升；ＬＬＳ２００【】测得的雷电流　幅值为一ｌ　１．６　ｋＡ，ＬＬＳ３０００测得的雷电流幅值为　一１０．１　ｋＡ，假设ＬＩ　￥３０００测得雷电流幅值为实际　［４］青海电力科学试验研究院．青海省雷电参数统计分　析（Ｒ］．西宁：青海电力科学试验研究院，２０１２．　雷电流幅值，则ＬＬＳ２０００测得的雷电流幅值偏大，　误差为１４．８５％；ＬＬＳ２０００测得的雷电活动距圆心　７．７１　ｋｍ，ＬＬＳ３０００测得的雷电活动距圆心８．６２　［５］周　瑜，杨小库，张仲秋，等．青海省雷电参数统计　分析［Ｊ］．青海电力，２０１３．１２２（３）：３９—４２．　ｋｍ，定位落雷点相距０．８０６　ｋｍ。从冈１可以看　出，不论是ＬＩ　￥２０００还是ＬＬＳ３０００，查询区域均处　于定位精度为０．５　ｋｍ范嗣内，说明模拟计算结果　由于未考虑地形闪素的影响致使定位精度结果偏　小，实际期望定位精度为１　ｋｍ甚至更大。　５　结论　通过对ＬＬＳ２０００和ＬＬＳ３０００的定位精度、冗　余度、实测数据进行分析，得ｊ“以下结论：　１）与ＬＬＳ２０００相比，ＬＬＳ３０００在探测效率、多　站同收率以及冗余度方面均有明显的提升；