DB45/T××××—2007PAGE1XX/X—XXXXPAGE22電力系統雷電定位監測系統技術規程電力系統雷電定位監測系統技術規程PAGEII目次TOC\f\h\t"前言、引言標題,附錄標識,參考文獻、索引標題,章標題,附錄章標題"1 范圍 12 規范性引用文件 13 術語和定義 14 總則 25 技術要求 36 布站與聯網 57 安裝環境與施工 68 檢驗 69 標志、包裝、運輸與儲存 7附錄A(資料性附錄)定位模型典型算例 8附錄B(資料性附錄)雷電參數統計方法 14附錄C(資料性附錄)電網雷害圖繪制方法 17附錄D(資料性附錄)輸電線路防雷性能評估方法 24PAGE13電力系統雷電定位監測系統技術規程范圍本標準規定了電力系統雷電定位監測系統探測站、中心站和用戶系統的技術要求。本標準適用于：電力系統雷電定位監測系統規劃設計、可行性研究設計、初步設計。電力系統雷電定位監測系統中心站和用戶系統的工程建設。電力系統雷電定位監測系統新建、改建、擴建的探測站施工安裝。電力系統雷電定位監測系統檢驗。規范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB/T2887電子計算機場地通用規范GB9813微型計算機通用規范GB50057建筑物防雷設計規范GB50174電子信息系統機房設計規范SD131電力系統技術導則DL/T5429-2009電力系統設計技術規程電監會5號令電力二次系統安全防護規定GB191-2008-T包裝儲運圖示標志GB/T17626電磁兼容試驗和測量技術術語和定義3.1主放電maindischarge下行先導的一分支與地面較突出部分發出的向上迎面先導相遇，產生強烈的放電過程，稱為雷電的主放電。3.2后續放電subsequentdischarge主放電到達云端后，云中的殘余電荷沿主放電通道泄放，稱為后續放電。3.3雷電定位監測系統

lightinglocationanddetectionsystem雷電定位監測系統是實時測量雷電發生的時間、方位、極性、強度、回擊數等多項雷電參數的系統。3.4探測站Lightningdetectionstation探測站是雷電地閃信號的采集、識別、處理、時鐘標定及發送單元，當三個及以上探測站同時偵測到一次地閃，雷電監測系統即可監測出這次地閃信息。探測站主要由雷電探測器、電源通信接口箱及附件組成。3.5數字式雷電探測站Digitallightningdetectionstation數字式雷電探測站是對信號進行數字化采樣，并以數字信號處理方式對雷電地閃信號進行采集、識別、處理、時鐘標定、存儲及發送的雷電探測站。3.6中心站Centralstation中心站是雷電監測系統的數據處理及系統控制中心，負責雷電探測信息接收、定位計算、數據處理、存儲及管理，以及系統各單元之間的協調控制。中心站由前置處理子系統、定位計算子系統和數據服務子系統、應用服務子系統等組成。3.7用戶系統Usersystem用戶系統是將雷電信息與電網、地理信息為主的對象融合一體計算機軟件系統，可由一級服務器或二級服務器組成，終端用戶具備瀏覽器/服務器方式、客戶端/服務器方式等用戶模式。3.8雷電監測網Lightningdetectionnetwork通過多個獨立運行的雷電定位監測系統聯網，組成的探測效率和精度更優、覆蓋區域更大的雷電定位監測網絡。3.9雷電流lightingcurrent流經雷擊點的電流。3.10雷擊點

pointofStrike閃擊擊在大地或其上突出物（例如，建筑物、戶外管線、樹木，等等）上的那一點。一次閃擊可能有多個雷擊點。3.11地閃cloudtogroundlightningflash雷云與大地（含地上的突出物）之間的一次或多次放電。3.12云閃cloudtocloudlightningflash雷云之間的一次或多次放電。3.13繞擊shieldingfailure雷電繞過架空地線直擊于導線，而造成絕緣子串的閃絡放電，這種現象稱為繞擊。3.14有效監測區域Effectivedetectionregion三個及以上探測站構成的多邊形區域。3.16探測效率Detectionefficiency探測效率是指監測的地閃數與實際總地閃數的百分比。3.17有效探測半徑Effectivedetectionradius滿足一定探測效率要求的探測區域半徑。3.18定位精度Locationprecision定位精度是指測定的位置與雷擊點的距離，單位是km。3.19原始數據Rawdata雷電探測站測量雷電LF/VLF電磁輻射場，并剔除云閃信號，獲得的地閃電磁輻射場信號數據，包括電場相對強度、磁場相對強度、到達時間、方向等數據。3.20定位數據Locationdata中心站用一組符合條件的原始數據計算出的地閃數據，包括時間、位置、雷電流峰值和極性、回擊次數等。總則4.1雷電定位監測系統主要包括探測站、中心站和用戶系統三部分。4.2相鄰雷電定位監測系統之間宜進行數據通信，避免雷電探測站重復布點。4.3雷電定位監測系統應遵循統一的通信規范和接口標準。4.4雷電探測站需要將雷電原始數據和工作狀態信號發送到中心站，探測站與中心站的通信宜采用電力數據通信網或點對點光纖專線通信方式。條件不具備時，也可以采用互聯網、衛星通信等通信方式。為了保證通信的可靠性，宜采用主備雙通道。4.5雷電定位監測系統設置為管理信息大區系統，跨區與其它系統通信時應滿足《電力二次系統安全防護規定》（電監會5號令）的規定。4.6雷電定位監測系統應遵循《電力系統設計技術規程》（DL/T5429-2009）和《電力系統技術導則》（SD131）。4.7本標準僅作為雷電定位監測系統探測站、中心站和用戶系統的建設依據，其它部分在執行相應標準前提下，可參照本標準執行。4.8電力系統雷電定位監測系統應與電力系統統一調度、分級管理的體制相適應，并實行分層控制，系統總體建設原則應采用適合中國國情的先進而成熟的技術，力求穩定高效。4.9電力系統雷電定位監測系統的建設，除應執行本規程的規定外，還應符合現行國家和行業頒發的相關規范和規程的規定。4.10電力系統雷電定位監測系統建設是一項系統工程，必須執行國家經濟建設方針和各項技術經濟政策，從電力系統特點和運行實際出發，采用符合可靠性、實用性和經濟性要求的方案，為保證電力系統安全穩定運行提供條件。技術要求5.1雷電定位監測系統總體要求5.1.1雷電定位監測系統組成雷電定位監測系統主要由雷電探測站、中心站以及用戶系統三大部分組成，系統結構圖如圖5-1所示。圖5-1雷電定位監測系統結構圖5.1.2雷電定位監測系統主要功能a）應全自動、大面積、實時監測雷電活動，獲取地閃的時間、位置、雷電流峰值和極性、回擊次數以及每次回擊的參數等定位數據。b）應實現在線監視電力系統雷電活動情況。顯示雷電活動軌跡，對雷電活動進行監測和分析，提高電力系統安全運行服務水平；c）應實時查找與電力系統跳閘同時發生的雷擊坐標，以確定雷擊故障點的準確位置，協助分析電力系統故障原因和事故性質；d）建立雷電數據庫，積累地閃密度、雷電流強度等雷電基礎參數，分析落雷分布情況，為制定防雷標準、檢驗防雷設施提供依據；5.1.3有效監測區域內雷電定位監測系統技術指標a)定位模型的定位精度應小于1/10"。b)探測站同步時鐘精度應不大于0.11μs。c)當探測站站距在100km時，探測有效率應不小于85%，平原地區應不小于90%。d)平均定位精度應不大于1km。e)最小雷電流測量門檻值為1.5kA。f)系統應具備完善的雷電數據庫和觀測目標數據庫(線路、變電站、發電廠、微波塔站、通信臺站等)；應具備完整的、自動統計的雷電參數統計庫。g)系統可用率應大于99.7%；設備運行壽命應大于5年。5.2雷電探測站5.2.1使用條件a)環境溫度：－40℃～＋50℃。b)相對濕度：≤95%RH。c)工作電壓：AC220V±10%，DC48V。5.2.2雷電探測站基本功能自動識別、采集地閃信號，提取地閃信號特征數據。地閃信號特征數據包括時間、強度、方向等信息。實時傳送地閃信號特征數據。定時發送運行狀態信息，至少包括自檢狀態、工作溫度、觸發閾值。按照指令要求發送或修改設備參數，至少包括觸發閾值、存儲模式、通信模式。自動校準時間同步系統時鐘。自動定時自檢，并支持遠程測試。通信方式支持音頻專線、光纖、網絡、GPRS、CDMA、3G、衛星。5.2.3數字式雷電探測站擴展功能記錄并存儲地閃信號波形數據。支持兩個及以上信號到達時間標定點的輸出。按照指令要求傳送地閃信號波形數據和地閃信號特征數據。本地存儲地閃信號波形數據和地閃信號特征數據。遠程修改地閃識別判據。遠程升級系統程序，并具備自愈功能。支持主動式、被動式、互動式的通信模式。5.2.4雷電探測站基本性能指標信號識別分辨率<2ms。方向角測量精度≤1°。時間標定精度≤0.2μs。平均無故障工作時間（MTBF）≥10000h。數據傳輸速率：1200～9600bps。功耗≤30W。有效探測半徑200km。時間同步系統秒脈沖精度典型值≤50ns。本體晶振精度±0.1ppm。探測站探測帶寬1kHz~350kHz。5.2.5數字式雷電探測站擴展性能指標信號識別分辨率<0.5ms。時間標定精度≤0.1μs數據傳輸速率：1200～115200bps。地閃信號波形數據和地閃信號特征數據的存儲容量≥100000條。地閃信號波形記錄長度：300μs。平均無故障工作時間（MTBF）≥15000h。5.3中心站5.3.1中心站硬件配置雷電定位監測系統中心站硬件設備應滿足《微型計算機通用規范》（GB9813）。系統前置處理服務器、定位計算服務器、數據庫服務器、應用服務器等關鍵硬件宜冗余配置。宜采用功能分散模式，獨立配置前置處理服務器、定位計算服務器、數據庫服務器、應用服務器。5.3.2中心站軟件配置雷電定位監測系統軟件應滿足實時性和可靠性要求，并符合相關國際工業標準。雷電定位監測系統宜采用跨平臺設計，其中各類服務器宜采用UNIX、LINUX等安全操作系統，工作站可采用Windows操作系統。雷電定位監測系統應具備的基本應用軟件包括：前置數據采集、定位分析處理、統計分析處理、地圖操作與管理、雷電活動展示、雷擊故障查詢、雷電參數初級統計、電網觀測目標數據管理、系統運行狀態監控。雷電定位監測系統可具備的高級應用軟件包括：系統聯網、數據同步、雷電活動告警、雷擊故障自動診斷、雷電參數高級統計、雷電電磁波波形展示、綜合展示等。5.4用戶系統5.4.1用戶系統結構可采用三種結構：瀏覽器/服務器方式、客戶端/服務器方式、專線式。5.4.2用戶系統操作界面應以地理信息系統為基礎。5.4.3用戶系統應支持數據和報表的導入/導出功能。5.4.4用戶系統應支持多用戶的同時在線訪問。5.4.5遠方用戶系統與中心站之間的數據通信宜采用電力數據通信網，當采用其他通信方式時應滿足《電力二次系統安全防護規定》（電監會5號令）的規定。5.5雷電定位監測系統外部接口5.5.1雷電定位監測系統之間的縱向接口應采用電力數據通信網進行聯網，聯網宜采用TCP/IP協議。聯網宜通過前置處理服務器完成。聯網時交換的數據應包括地域邊界附近探測站的原始數據和工作狀態。5.5.2雷電定位監測系統與其他系統間的橫向接口獲取EMS系統提供的線路故障信息，數據傳輸格式宜支持E語言格式。應能將大地經緯度格式的外部地理信息數據文件裝載到雷電定位監測系統中，可通過標準的WMS（WebMapServices）、WFS（WebFeatureServices）服務接口讀取圖層數據。宜通過生產管理系統服務總線方式獲得電網線路臺賬等信息。應通過Webservice服務接口向其他系統提供雷電定位數據。布站與聯網6.1雷電探測站布點6.1.1各探測站站間距離在山區不宜大于150km，在平原不宜大于200km。6.1.2相鄰三個探測站站址的幾何分布應近似于銳角三角形。6.1.3布置在某監測區域邊界附近的探測站，需考慮與其他周邊監測區域的聯網，與周邊區域探測站的幾何分布需滿足6.1.2的要求。6.1.4在監測中心區域和重點區域應參照模擬計算結果，按照探測效率不小于90%，定位精度不大于0.5km布置探測站。6.1.5在重要監測區域宜采用N-1原則設置探測站數量。6.2雷電探測站選址6.2.1站址應具備有效的通信接入條件。6.2.2站址應避開周圍較高建筑物或其他遮擋物，遮擋物與探測站的距離宜大于二者高差的30倍。6.2.3站址應避開電磁干擾源，門檻值宜設定為不大于100mV。6.2.4站址具備可靠電源接入。安裝環境與施工7.1安裝環境7.1.1雷電探測站安裝環境a)雷電探測器應選擇安裝在四周開闊、電磁干擾小的戶外地點，可選建筑物樓頂。安裝基礎類型宜為鋼固定支架或水泥基礎等，無法在建筑物屋頂安裝的，可采用或利用鐵塔基礎進行安裝。安放探測儀的基座水平度應在1.5°以內，并可靠接地，雷電探測器在建筑物頂部的安裝應滿足《建筑物防雷設計規范》（GB50057）要求。b)雷電探測器的工作海拔：0m～5000m；c)雷電探測器的工作環境風速：0km/h～100km/h；d)電源通信接口箱內設供電模塊、通信接口和防雷器件，宜采用組屏安裝方式。其安裝位置宜選擇在通信機房或計算機室內。e)雷電探測器電源電纜和通信電纜應從戶外基礎位置鋪設到室內電源通信接口箱擬安裝位置。為求電纜鋪設美觀，應優先選擇電纜豎井敷設；當需要明敷纜線時，宜穿PVC管或鍍鋅鐵管。f)雷電探測器與電源通信接口箱之間電源和信號電纜應采用鎧裝電纜。g)雷電探測器的供電電源宜采用樓內可靠的交流電源。探測器的交流供電要求具有獨立性，不應與其它用電設備共用熔斷器、空氣開關等，以免因其它用電設備故障影響探測儀的穩定運行。7.1.2雷電定位監測系統中心站安裝環境雷電定位監測系統中心站主機設備應安裝在機房內，采用組屏安裝方式。其運行環境應滿足《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）和《電子計算機場地通用規范》（GB/T2887）要求。7.2施工要求7.2.1雷電探測器應固定在水泥基座或其他可固定支撐的支架上。7.2.2探測站水泥基座或支架應可靠接地，接地電阻應小于10歐姆。7.2.3探測站應配置防雷保護設施。7.2.4雷電探測器與電源通信接口箱之間以電纜連接，電纜包括電源電纜和通信電纜，電纜需滿足戶外使用條件，通信電纜采用雙絞屏蔽電纜，遠距離傳輸時通信電纜需以光纜代替。電纜連接部分應進行防水處理。7.2.5雷電探測器安裝時應根據當地磁偏角校正電磁場天線方向。檢驗8.1出廠檢驗8.1.1檢驗要求探測站應通過電磁兼容試驗、電子設備雷擊試驗等型式試驗，符合GB/T17626的規定。探測站應通過時間同步試驗、功能驗證及通信測試實驗。8.1.2功能檢測雷電探測站能夠按設計要求輸出各項系統運行數據，包括：時間、自檢狀態、時間同步系統狀態、衛星狀態等，并能夠根據命令要求反饋對應信息，且各項指示燈工作正常。雷電探測站能夠實時、準確的識別地閃信號，并能輸出地閃信號的時間、方向、相對強度等相關信息。雷電探測站對信號的同步偏差不大于0.3μs。8.2定期校驗探測站應在運行5年進行檢驗，定期校驗內容包括：探測站時間同步系統時鐘同步校驗、晶振漂移校驗、探測站工作狀態檢測。檢測要求應滿足第8.1條出廠檢驗要求。標志、包裝、運輸與儲存9.1標志9.1.1在探測站包裝箱的顯著位置應注明：產品名稱及型號、商標、公司名稱及地址、生產日期。9.1.2在合格證上應注明：產品標準號、產品編號及生產日期、質量檢查合格印記。9.1.3標志標識，應符合GB191-2008-T的規定。9.1.4產品的執行標準應予以明示。9.2包裝9.2.1包裝前檢查a)產品的合格證書和裝箱清單中的各項內容應齊全；b)產品外觀無損傷；c)產品表面無灰塵。9.2.2一般要求包裝箱為木箱，包裝應有防塵、防雨、防水、防潮、防震等措施，箱內提供裝箱單、產品安裝使用說明書等技術文件，包裝必須保證在運輸中不被損壞。9.2運輸產品應適用于陸運、空運、水運（海運），運輸方法應按照運輸裝卸包裝箱上的標志進行操作。9.3儲存儲存場所應無酸、堿、鹽及腐蝕性、爆炸性氣體和灰塵以及雨、雪的侵害。

(資料性附錄)

定位模型典型算例本附錄所示的典型算例是進行探測站的站位選擇的一種方法。雷電定位系統時差定位誤差是探測站定位誤差和距離差誤差綜合影響的結果。對選擇的探測站的測量數據進行采集處理，采用雷電時差定位系統取得如下參數，位置如圖A-1。根據時差定位方法，雷擊點（P0點）對探測站A、B和B、C的距離差分別形成兩條雙曲線，過P0點分別做兩條雙曲線的切線，即位置線，根據雙曲線理論位置線分別平分P0點到探測站A、B、C形成的∠AP0B和∠BP0C，θ為∠AP0B和∠BP0C的分角線的夾角即位置線的交會角，即θQUOTEγ=∠AP0Bγ=∠AP0B令探測站的定位誤差QUOTEmx1=mx2=mx3=my1=my2=令距離差誤差QUOTEm?S12P=m?雷電時差定位誤差mp不僅取決于距離差誤差QUOTEm?Sm?S，還取決于探測站定位誤差QUOTEmxmx，當QUOTEmxmx和QUOTEm?Sm?S有一定取值時，圖形因數是決定性因素，圖形因素帶來的定位誤差mp的絕對值取值范圍QUOTE0-∞0-∞雷擊時差定位精度可由如下兩個值確定，即m1若要求定位精度QUOTEmp≤1kmmp≤1km，即設置不等式組QUOTEI值≤1km若要求定位精度QUOTEmp≤0.3kmmp≤0.3km，即設置不等式組QUOTEI值≤0.3km圖A-1位置示意圖下面列出具體的處理數據。P1點和P2點是需要關注的雷擊位置，即可能是某些重要線路，是實際雷擊點。探測站A是原有探測站，探測站B和C是目前需要新加入的站點，表1列出了三個探測站的坐標值，探測站B和C是初步選定的位置。表1探測站坐標值探測站X(km)Y(km)A3388368B3372410C3331447表2列出了兩個雷擊點P1、P2的坐標，及其QUOTEγ、ρ、θγ表2雷擊P1、P2的坐標及QUOTEγ、ρ、θγ雷擊點X(km)Y(km)γρθ23330386465953表3、表4列出了對雷擊點P1、P2的I值和II值。探測站定位誤差QUOTEmxmx根據當前雷電探測網探測站采用的時間同步系統衛星定位方法不同而不同，相對定位方法賦予QUOTEmx=±0.5mmx=±0.5m或QUOTEmx=±1mmx=±1m，絕對定位方法賦予QUOTEmx=±10mmx=±10m或QUOTEmx=±30mmx=表3P1點的I值和II值對P1點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點的I值和II值對P2點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根據表3、表4可以看出若要求定位精度QUOTEmp≤1kmmp≤1km，A、B、C三站對P1的定位精度不能達到要求，需要重新選擇探測站的位置，以達到定位精度的要求；而A、B、C三站對P2若要求定位精度QUOTEmp≤0.3kmmp≤0.3km，經判斷，只有當距離差誤差QUOTEm?S=±100mm進一步對表3、4進行分析，對P1點，θ角接近0°，對于不同的QUOTEmxmx和QUOTEm?Sm?S，I值和II值分別達到數公里至數百公里，會帶來大的驚人的點位誤差；而對P2點，θ角比較適中，對于不同的QUOTEmxmx和QUOTEm?Sm?S，I值和II值只有幾米至數百米。因此在進行探測站布站中應盡量避免相鄰的三個探測站位于一條直線上的網形，這也就體現了圖形因數是決定性因素，圖形因素的表現形式是位置線的交會角θ，也就是盡量避免QUOTEθ→0°或θ→180°若要求定位精度QUOTEmp≤1kmmp若以2km為布站跨度，通過搜尋，探測站B’和C’候選站點共有17227對滿足精度要求，初步選擇其中兩對探測站B’和C’候選站點位置作為本典型算例使用，其坐標值見表5。表5探測站坐標值探測站B’1C’1B’2C’2X(km)3296330033003282Y(km)485400455400表6列出了兩個雷擊點P1、P2的坐標，及其與探測站A和兩對探測站B’和C’候選站點之間的QUOTEγ、ρ、θγ表6雷擊近似點坐標及QUOTEγ、ρ、θγ雷擊點X(km)Y(km)探測站A、B’1、C’1探測站A、B’2、C’2γρθγρθP13321463177133155943062P2333038612646861305090若探測站為A、B’1、C’1，分別計算P1、P2點的I值和II值，計算結果見表7和表8。表7P1點的I值和II值對P1點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點的I值和II值對P2點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，新選擇的探測站B1’和C1’能夠同時滿足P1、P2點的定位精度QUOTEmp≤1kmmp若探測站為A、B’2、C’2，分別計算P1、P2點的I值和II值，計算結果見表9和表10。表9P1點的I值和II值對P1點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點的I值和II值對P2點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，新選擇的探測站B2’和C2’也能夠同時滿足P1、P2點的定位精度QUOTEmp≤1kmmp若雷擊點P1、P2是某條線路上的兩個點，在P1、P2連線上任意尋找第三個點，作為雷擊點P3，進一步考察兩對探測站B’和C’候選站點是否能夠滿足對P3點的定位精度要求。表11列出了雷擊點P3的坐標，及其與探測站A和兩對探測站B’和C’候選站點之間的QUOTEγ、ρ、θγ表11雷擊近似點坐標及QUOTEγ、ρ、θγ雷擊點X(km)Y(km)探測站A、B’1、C’1探測站A、B’2、C’2γρθγρθP33317.11499.0284466549125若探測站為A、B’1、C’1，計算P3點的I值和II值，計算結果見表12。由表12可以看出，候選探測站B1’和C1’能夠滿足對P3點的定位精度QUOTEmp≤1kmmp表12P3點的I值和II值對P3點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若探測站為A、B’2、C’2，計算P3點的I值和II值，計算結果見表13。由表13可以看出，候選探測站B’2和C’2不能滿足對P3點的定位精度QUOTEmp≤1kmmp表13P3點的I值和II值對P3點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根據上述計算可知，在兩對探測站B’和C’候選站中，只有B’1和C’1這對候選站點能夠同時滿足對P1、P2和P3三個雷擊點的定位精度QUOTEmp≤1kmmp≤1km的要求，而B’2和C’2這對候選站點能夠滿足對P1、P2雷擊點的定位精度要求，但不能滿足對P3雷擊點的定位精度要求，因此應該剔除這對候選站點，選擇B’1和C各個探測站及雷擊點具體位置如圖A-2所示。圖A-2典型算例位置示意圖

(資料性附錄)

雷電參數統計方法該雷電參數統計方法的優點是，采用網格法雷電參數統計方法，實現了用計算機有效、自動的對大區域、大樣本、自動監測的資料進行雷電參數統計，尤其是基于比對傳統人工氣象雷電長期觀測值確定的網格面積統計雷電日參數，解決了目前用雷電定位系統監測數據統計雷電日參數不一致難題。該雷電參數統計方法實現方法簡單、明了，具有很好的操作性和實用性。該雷電參數統計方法是通過計算機錄入氣象站的雷電原始記錄資料和雷電定位系統自動監測數據，采用計算機進行數據處理，使用計算機程序，以人工氣象原始資料和雷電定位系統主放電監測數據（不包含后續放電監測數據）共同作為統計樣本，將其分別輸入計算機中，以數字地圖為基礎，將人工氣象原始資料和雷電定位系統監測數據進行處理，建立起雷電參數日統計數據系統，實現統計數據分析處理的自動化，其包括的數據有氣象站雷電原始記錄資料、氣象站雷電日的統計、單個氣象站雷電日、區域最大雷電日和平均雷電日、雷電定位系統監測數據，采用網格法確定所需的分析數據和結果，其采用如下步驟：1、首先，由計算機程序對數字地圖上的選定區域進行等面積網格劃分，設定每個網格為一個雷電測量單元，以雷電定位系統自動監測數據作為統計樣本，確定每個網格出現雷電次數，設定每個網格每天出現一次雷電，即為一個網格雷電日；2、統計年平均雷電日、年平均雷電時，先統計每個網格的年平均雷電日、年平均雷電時，再對所選定區域全體網格求均值，即可統計出該區域年平均雷電日、年平均雷電時。3、在計算機采用如上述步驟方法進行網格劃分時，參照氣象觀測站監測人的聽力范圍，選定經緯度為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種網格，由計算機根據該區域雷電定位系統監測數據統計出每種網格內的雷電參數，再將這6種網格的雷電參數與該區域內的人工氣象原始資料進行比較，將數據最接近的一組來選定作為該區域的雷電參數。上述數據處理可以在一臺通信計算機上進行處理，也可以在多臺計算機上通過網絡連接，進行數據交換處理。使用該雷電參數統計方法能夠有效地獲得統計數據資源，而且能夠方便地做到統計數據的資源共享。以福建省的67個氣象觀測站為例。采用計算機錄入收集到的福建省各地氣象站的雷電原始記錄資料和雷電定位系統自動監測數據。使用計算機程序進行數據處理。其中：氣象雷電資料及其統計值氣象雷電資料取自福建省氣象局1993~2005年全省氣象觀測站的雷電原始記錄。福建省在1993~2000年，有25個氣象觀測站，2001年擴建至67個氣象觀測站，雷電原始記錄資料包括：氣象觀測站的坐標，觀測的年、月、日、起止時間、監聽方向，見表1，如1993年4月5日16:54~17:50在氣象站西南、西北方向聽到雷聲，在17:40~18:28在氣象站南方聽到雷聲。表1：某氣象觀測站雷電原始記錄資料樣本年份月份日期起止時間方向起止時間方向19931141626S199322019041910SW19933231720SW199332714381504NE1535SW19933281047SW199341944SE19934516541750SWNW17401828S用全省13年（1993~2005年）67個氣象觀測站的雷電原始記錄資料，統計各氣象站觀測的年雷電日以及13年平均年雷電日。雷電日統計按氣象組織規定：每天記錄一次雷電，即為一個雷電日。以武夷山氣象站統計為例，平均雷電日取13年（1993～2005年）觀測均值，見表2。表2：武夷山氣象站雷電日及雷電小時統計結果（1993～2005）年份9394959697989900010203040593~05雷電日5966805766617239426048455258表3：福建省雷電日及雷電小時統計結果（1993～2005）年份9394959697989900010203040593~05雷電日5448474661504940384028363744某一區域的雷電日的統計樣本是域內全體氣象站觀測值，表3給出的福建省1993～2005年67個氣象觀測站的年平均雷電日統計結果，其中25個氣象站統計時段是13年，另外42個氣象站統計時段是5年。工程上在選取雷電日參數時會注意2點：①雷電日代表的區域，通常以一個地區作為統計區域比單氣象站或全省更為適用；②用年平均值表示的雷電日參數（以每個氣象站的每年觀測值為統計樣本）分散性大，在一些工程應用上常常取區域內最大值（以每年最大的觀測值為統計樣本）作為該區域雷電日指標，以備留足防雷余度。表4是福建省各地區1993～2005年平均雷電日、最大雷電日，并給出了最大雷電日(Tdmax)/平均雷電日(Td)的比值為1.2。表4：福建省各地區平均雷電日、最大雷電日（1993～2005年）地區TdTdmaxTdmax/Td福州43521.20龍巖54651.22南平45611.35寧德41481.16莆田38421.10泉州36491.35三明49611.24廈門35361.02漳州38431.14比值1.20概括傳統氣象雷電日統計方法：以氣象站觀測資料為統計源，先對氣象站記錄的雷電日按統計年段求均值，再按統計區域求多個氣象站統計均值，其特點是統計源由多個分散的、不相關的、固定的氣象站觀測資料構成。該雷電參數統計方法不同于傳統氣象雷電日統計方法，盡管采用了氣象觀測站的雷電原始記錄資料作為實現該雷電參數統計方法的一個參照條件。采用網格法雷電日統計，不同于氣象觀測站，雷電定位監測系統是一種大面積、全自動雷電監測網。其顯著特點一是監測面積大，一套中等規模的雷電定位監測系統就能全自動監測一個省域的地閃放電活動，大大超過一個氣象站監聽8~20km的范圍；二是其監測的數據遍及整個覆蓋區域，是非固定的。針對以上特點，本文提出一種新的雷電日統計方法—網格法：對雷電定位監測系統監測區域進行等面積網格劃分，視每個網格為一個設定監測單元，以每個網格監測的雷電天數為統計源進行雷電日統計。網格法實質是將雷電定位監測系統監測的廣闊區域轉變成一個個均勻的、連續的、沒有空白的觀測站。在用網格法統計雷電日時，是對選定區域進行等面積網格劃分，如0.15°×0.15°（對應15km×17km），即設每個網格為一個雷電測量單元，每個網格每天出現一次雷電，即為一個網格雷電日；按整時劃分雷電小時，記為網格雷電時。先統計每個網格的年平均雷電日、年平均雷電時，再對選定區域全體網格求均值，即統計出該區域年平均雷電日、年平均雷電時。顯而易見，統計值正比網格面積。假設選擇全省為唯一網格，其統計值就會是全省有雷天數，這會大大超過氣象雷電日參數，是不對的。為便于工程領域在現有防雷設計規程下參考選用，用網格法統計雷電日一定要溯源氣象雷電日參數，并且，長期積累的氣象雷電資料也是確定網格大小的唯一標尺。參照氣象觀測站的監聽范圍，選定0.1°～0.225°6種網格進行比較，對應網格的邊長、面積及全省網格數見表5。表5福建省網格法劃分表經緯度網格邊長(km×km)面積(km2)網格總數(個)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分期建成的福建電網雷電定位系統于2000年底投運了福州、廈門、漳平和南平4個探測站，2002年2月，增加紹武、三明、寧德、蒲田探測站，2003年底，增加蒲美站探測站。取2001~2005年雷電定位系統監測數據為統計資料，統計樣本數據庫中全部采用3站及以上定位數據，對3站雙解匯聚區域進行了強制剔除，未作探測效率修正。表6是對雷電定位系統2001~2005年4年測量數據進行不同網格統計。為比對方便，在表中頂欄和底欄列出相同時段的氣象雷電日最大值和平均值。表6：網格法雷電日統計值（2001~2005年）網格地區福州龍巖南平寧德莆田泉州三明廈門漳州全省Tdmax376256474044543349510.225°445049434547506351480.2°394645394142465344440.175°354242363538425137400.15°303837333234374137360.125°263332282729323532310.1°21272723232427282726Td26493934303439313638

(資料性附錄)

電網雷害圖繪制方法該電網雷害圖繪制方法屬于一種生成電網雷害分布的計算機自動統計技術，適用于大區域、大樣本、多種絕緣電網雷害分布統計。該電網雷害圖繪制方法的技術解決方案是，采用計算機對雷電自動監測數據進行處理，建立數據庫，以地理信息系統（簡稱GIS）和數據庫為分析平臺，采用網格法統計雷電參數，其特征在于，針對地面物體的抵御雷擊能力及其特征，設定物體雷害的典型判據，再依據典型判據，采用計算機統計處理雷電資料，獲得相應物體的雷害分布。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，該電網雷害圖繪制方法以雷電定位系統自動監測數據為統計樣本，使用計算機處理程序，將自動監測數據輸入到具有地理信息系統（簡稱GIS）處理功能的計算機中，建立數據庫，以地理信息系統（簡稱GIS）和數據庫為分析平臺，采用網格法統計雷電參數。針對地面物體的抵御雷擊能力及其特征，設定物體雷害的典型判據，再依據典型判據，采用計算機統計處理的雷電資料，結合各電壓等級電網繞擊特征電流、反擊特征電流，建立危險電流數據分析系統，采用網格法確定所需的數據和分析結果，對分析結果采用雷擊事故記錄進行比較、校驗和修正。獲得相應物體的雷害分布。其采用如下步驟：（1）將雷電自動監測數據按時間、位置、雷電流幅值與極性專題屬性數據通過計算機存入數據庫。采用有GIS處理功能的計算機，設定程序對目標對象──數字地圖上的選定區域進行等面積網格劃分，設定每個網格為一個雷電統計單元，將雷電數據庫的數據與地理上的對應網格進行位置比較，將雷電數據庫中的專題數據按地理屬性調入對應網格作為統計樣本，統計每個網格中的雷電數。（2）依據電網絕緣裕度設定繞擊危險電流范圍值、反擊危險電流范圍值（判據）。按照該判據進行幅值比較，將各網格中雷電流幅值在繞擊、反擊危險電流范圍值外的數據剔除，由余下的地閃次數除以相應網格面積分別得到電網繞擊雷害分布和電網反擊雷害分布。（3）同時，將電網歷史雷擊閃絡事故記錄按發生時間、雷擊點經緯度坐標、閃絡類型、電壓等級的專題屬性數據存儲進計算機，建立電網雷擊故障數據庫。將雷擊故障數據庫的數據與地理上的對應網格進行位置比較，依據地理信息的經緯度坐標將繞擊故障點、反擊故障點分別調入對應的地理網格中，以該網格為中心，對相連網格進行標記，獲得電網歷史雷害區域；（4）綜合繞擊電網雷害分布、反擊電網雷害分布以及歷史電網雷害分布，獲得電網雷害分布圖。上述數據處理可以在一臺計算機上進行處理，也可以在多臺計算機上通過網絡連接，進行數據交換處理。從而有效地為該電網雷害圖繪制方法獲得統計數據資源，做到統計數據資源共享。圖2～圖4為該電網雷害圖繪制方法在華北地區數字地圖上的具體應用。采用計算機錄入收集到的、含有地理屬性的華北地區雷電定位系統自動監測數據和電網雷擊事故記錄，使用計算機程序進行數據處理，將華北地區劃分成一系列大小為0.2°×0.2°的網格。其中：1、危險電流范圍的選取（即判據的選定）電網雷害的發生有其特有的特征，受到電網絕緣水平的影響，只有在某些電流幅值段的地閃才能引起雷擊事故，幅值不同的雷電流其危害程度也不同。確定危險電流范圍是確定電網雷害分布的前提條件，危險電流的選取是以電網中絕大部分輸電線路的耐雷性能利用現有計算方法來確定的。不同電壓等級電網絕緣水平顯著不同，同一電壓等級電網抗繞擊、反擊性能顯著不同，且從應用角度來說，針對繞擊和反擊雷電防護措施不同，所以針對不同電壓等級提出不同的繞擊危險電流范圍和反擊危險電流范圍。同時對同一電壓等級來說，塔型不同、接地電阻不同、保護角不同時危險電流的范圍也不同，危險電流范圍選取應使絕大部分輸電線路的危險電流都落在所選危險電流范圍內。反擊危險電流的范圍（起止值）依據現行電力行業規程《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620-1997）求解，繞擊耐雷水平仍然依據該規程，繞擊最大臨界電流則依據電氣幾何模型確定。（1）反擊危險電流的確定（即判據值的確定）反擊危險電流范圍的確定采用現行電力行業規程《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620-1997）推薦的方法，按式（1）計算，其中各參數的含義分別為：為絕緣子串50%擊穿電壓，k為導線和避雷線間的耦合系數，k0為導線和避雷線間的幾何耦合系數，β為桿塔分流系數，Ri為桿塔沖擊接地電阻，ha為橫擔對地高度，ht為桿塔對地高度，Lt為桿塔電感，hg為避雷線平均高度，hc為導線平均高度。（1）基于不同塔型、不同接地電阻的輸電線路反擊耐雷水平不同，在同一電壓等級下，以耐雷水平較低的輸電線路計算結果為反擊危險電流下限，以使絕大部分輸電線路的反擊危險電流都落在所選反擊危險電流范圍內。對500kV電網，假定絕緣子采用28片，U50％為2420kV，檔距為450m；臨近桿塔接地電阻為15Ω，計算結果見表1所示。從計算結果可見，工頻電壓對于耐雷水平的影響是非常大的，考慮工頻電壓的影響（這是與實際相符的）情況下，耐雷水平比不考慮工頻電壓時平均下降了18％。因此，對于500kV輸電線路可以取反擊危險電流下限值134kA（標準化線路要求滿足15Ω），考慮更普遍的結果，取125kA。同理，對220kV輸電線路可以取反擊危險電流下限值75kA。表1500kV線路反擊耐雷水平的計算結果不考慮工頻電壓影響接地電阻Ω71015203040耐雷水平kA24420416413710688考慮工頻電壓影響接地電阻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）繞擊危險電流的確定（即判據的選定）該電網雷害圖繪制方法中對繞擊危險電流范圍的確定方法綜合了規程法、電氣幾何模型法兩種方法，并結合了運行經驗，對繞擊危險電流的下限值采用現行電力行業規程《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620-1997）推薦的方法，由耐雷水平確定，用式（2）計算。對繞擊危險電流的上限用電氣幾何模型法計算，由輸電線路的參數確定臨界擊距，再由臨界擊距確定最大繞擊危險電流。（2）不同塔型、不同保護角的輸電線路繞擊耐雷水平不同，最大繞擊危險電流也不同，用上述方法計算多種桿塔類型（單回、雙回、酒杯塔、貓型塔等）的輸電線路繞擊危險電流起止值，綜合多個起止值，再進行適當放大，以使絕大部分輸電線路的繞擊危險電流都落在所選范圍內。范圍不能取得過大，否則不能體現該電壓等級繞擊危險電流的特征，范圍也不能取得太小，太小會漏掉很多危險事件。按照規程法：一般220kV繞擊耐雷水平為14.0kA（對應U50％為1400kV）。對表2中的兩種典型輸電線路進行繞擊臨界電流計算，結果見表3所示。對承德地區2006年6月份7次220kV電網雷擊跳閘事故進行分析，包含4次繞擊事故，繞擊電流計算結果見表4。綜合表3、表4，可見應用擊距法計算得到對于220kV輸電線路發生繞擊的電流值一般在15-40kA左右。進一步對山西省電網和河北南網雷電繞擊調查統計，繞擊電流樣本大小一般也在本研究中的繞擊危險電流范圍內。綜合考慮下將220kV繞擊危險電流范圍取為[10kA,40kA]。同理，將500kV電網繞擊危險電流范圍取為[20kA,50kA]。表2兩種典型220kV輸電線路參數表表3最大繞擊電流計算結果桿塔類型地面傾角擊距公式對地擊距系數最大擊距最大繞擊電流SZ20°159.2321.75159.2315.43420°1108.5455.2341108.5439.194SJ20°150.97517.270150.97512.25320°185.53038.287185.53027.166表4220kV線路繞擊電流的計算情況（實例）線路故障情況degmkA判斷保護角地面傾角最大擊距rm最大繞擊雷電流Im興河134#C相，20.3kA，繞擊17.5830135.4240.073繞擊興河132#C相，20.2kA，繞擊13.243090.17225.682繞擊袁遵141#A、B相，57.1kA，反擊9.73061.215.81反擊承隆一回89#A相，24kA，繞擊16.53098.51228.69繞擊營周一回29#C相，43.4kA，反擊13.215126.3639.155反擊營遵112#C相，199.5kA，反擊15.4691577.2121.153反擊周隆一回51#C相，26.6kA，繞擊13.243092.86126.64繞擊2、電網雷害分布圖的確定首先應確定反擊電網雷害分布圖和繞擊電網雷害分布圖。以確定華北500kV電網雷害分布圖為例說明，以上述危險電流起止值為判據，統計0.2°×0.2°網格下各網格的危險雷電密度值。統計各網格中幅值范圍在125kA及以上范圍內的地閃密度，得到華北500kV電網反擊雷害分布圖，見圖2所示。圖形的顯示采用分區渲染方式分成四區，小細點填充區域表示該處幅值在125kA及以上的地閃密度值在[0,0.05)f/(km2·a)范圍內，小圓點填充區域表示該處幅值在125kA及以上的地閃密度值在[0.05,0.09)f/(km2·a)范圍內，斜線填充區域表示該處幅值在125kA及以上的地閃密度值在[0.09,0.11)f/(km2·a)范圍內，面填充區域表示該處幅值在125kA及以上的地閃密度值大于或等于0.11f/(km2·a)。統計各網格中幅值范圍在[20kA,50kA]范圍內的地閃密度，得到華北500kV電網繞擊雷害分布圖，見圖3所示。小細點填充區域表示該處幅值在[20,50]kA范圍內的地閃密度值在[0,0.83)f/(km2·a)范圍內，小圓點填充區域表示該處幅值在[20,50]kA范圍內的地閃密度值在[0.83,1.44)f/(km2·a