【摘 要】本文全面介紹了中國智能電網(wǎng)雷電監(jiān)測的現(xiàn)狀，提出了電網(wǎng)雷電監(jiān)測與防護技術(shù)領(lǐng)域亟待開展研究的4項關(guān)鍵技術(shù)，為科學評價輸電線路雷電屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段，并為中國相關(guān)防雷標準和規(guī)程的制修訂提供基礎(chǔ)參數(shù)和依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 雷電監(jiān)測

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、配電三大部分構(gòu)成的，架空輸電線路作為這三大部分的重要組成，它的安全與穩(wěn)定是我們需要密切關(guān)注的。而目前無論是用規(guī)程法還是電氣幾何模型法都無法很好地解釋超、特高壓輸電線路跳閘率以繞擊為主的事實，因此對超特高壓輸電線路的繞擊耐雷性能進行研究，對于優(yōu)化特高壓線路設(shè)計，使其防雷保護技術(shù)更趨完備，具有重要的工程實際意義。在目前沒有設(shè)計、運行經(jīng)驗的情況下，如何針對繞擊雷害的特點做好1000 kV特高壓線路的防雷工程設(shè)計，以提高線路的安全可靠性，并采取相應的有效防護對策，是亟待解決的問題。隨著試驗技術(shù)、無線通信技術(shù)、雷電模擬技術(shù)不斷進步以及對電網(wǎng)雷擊的認識提高，非常有必要系統(tǒng)地對電網(wǎng)雷電的參數(shù)監(jiān)測與防護關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)研究。

1國內(nèi)外電網(wǎng)雷電監(jiān)測水平現(xiàn)狀

1.1雷電參數(shù)測量

關(guān)于雷電參數(shù)測量和輸電線路閃擊路徑測量，國外曾進行了相關(guān)研究，早期采用磁鋼片進行定點測量。目前，雷電探測是利用閃電輻射的聲、光、電磁場特性來遙測閃電放電參數(shù)：時間、位置、強度、極性、電荷、能量等。由于聲、光受周圍環(huán)境的影響很大，很難用于精確測量雷電參數(shù)。因此，基于雷電輻射電磁場傳播特性的全新數(shù)字化雷電監(jiān)測系統(tǒng)是未來研發(fā)的重點。美國、瑞士等國家已經(jīng)開展了很多工作，根據(jù)雷電電磁波的輻射特性，可通過雷電定位系統(tǒng)得到大量估算雷擊大地的雷電流峰值、上升時間和雷電電磁場數(shù)據(jù)反演等的重要參量。但是，現(xiàn)在的研究因模型簡單、只能由近場測量值進行雷電流反演計算等限制原因，還不能充分發(fā)揮雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、測量范圍廣等優(yōu)勢。

1.2雷電參數(shù)分析與雷害評估

關(guān)于雷電參數(shù)分析與雷害評估研究，世界上發(fā)達國家對雷電的研究一直非常重視。美國是首先將雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)應用于電力系統(tǒng)的國家，并在2000年對第一個10年全國的雷電定位監(jiān)測運行數(shù)據(jù)進行詳細的分析與研究。日本在90年代末采用在輸電線路上加裝直擊雷記錄設(shè)備的方法進行雷電流參數(shù)，并對雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)測量的雷電流進行校核精度圈。我國特高壓線路建設(shè)中也非常重視雷電危害的評估，在過去的一年多時間內(nèi)，多家研究所、高校及國外電力研究部門對特高壓線路雷擊跳閘率進行了分析計算，但由于未能很好地認識雷電物理過程及掌握雷電參數(shù)，各單位得出的研究結(jié)果也是差別很大，很難用于工程設(shè)計。

2待開展的關(guān)鍵技術(shù)

2.1直接測量雷電流

現(xiàn)在國內(nèi)外對防雷的研究一般只精確到雷擊區(qū)域或點的大體位置，并無對輸電線路遭受雷擊過程進行真實描述，使防雷工作長期無法得到突破。因此，十分有必要對雷擊輸電線路造成絕緣子閃絡的路徑進行研究。通過開發(fā)出輸電線路雷擊在線監(jiān)測系統(tǒng)，實測雷擊避雷線、導線和桿塔的電流幅值、波形、極性等參數(shù)，直接判斷遭受雷擊的桿塔位置和雷擊形式（繞擊或反擊），為采取準確靈敏的防雷措施，提供堅強的技術(shù)保證。開展輸電線路直擊雷電流實測研究，可為我國電網(wǎng)獲取和積累雷電流實測參數(shù)，激活海量雷電定位系統(tǒng)雷電流教據(jù)，并為電網(wǎng)防雷工程設(shè)計提供依據(jù)，降低電網(wǎng)雷害發(fā)生，推動我國電網(wǎng)防雷技術(shù)的發(fā)展。

2.2雷擊輸電線路模擬與繞擊計算方法的設(shè)計

在特高壓與超高壓系統(tǒng)中，因反擊耐雷水平升高而造成的繞擊跳閘問題十分的突出。并且根據(jù)對特高壓線路上美國、加拿大等國的防雷運行經(jīng)驗的研究發(fā)現(xiàn)，繞擊仍是雷擊跳閘事故中高壓輸電線路跳閘的主因。在輸電線路往更高電壓等級發(fā)展和出現(xiàn)新的線路結(jié)構(gòu)時，原有以電氣幾何模型（EGM）為基礎(chǔ)的輸電線路直擊雷電屏蔽保護，在指導新線路的防雷屏蔽設(shè)計時也表現(xiàn)出一些局限性，所以建立適當?shù)妮旊娋€路雷擊模擬與繞擊計算方法能夠有效的監(jiān)測線路的雷擊故障。

在輸電線路往更高電壓等級發(fā)展和出現(xiàn)新的線路結(jié)構(gòu)時，原有以電氣幾何模型（EGM）為基礎(chǔ)的輸電線路直擊雷電屏蔽保護，在指導新線路的防雷屏蔽設(shè)計時也表現(xiàn)出一些局限性，所以建立適當?shù)妮旊娋€路雷擊模擬與繞擊計算方法能夠有效的監(jiān)測線路的雷擊故障。 目前，以模擬電荷法為基礎(chǔ)，計及線路的運行電壓和雷電先導通道在地而和線路上的感應電壓，建立雷電先導通道模型和輸電線路模型的方法得到了很好的應用。

2.3建立雷電數(shù)據(jù)庫

關(guān)于基于雷電參數(shù)數(shù)據(jù)庫和全波過程模擬的電網(wǎng)“防雷差異化設(shè)計”研究，IEC已經(jīng)開始使用近十多年來的雷電定位系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，推薦了典型的防雷設(shè)計和校核用雷電參數(shù)，但是，仍然是沿用無差別化優(yōu)化設(shè)計思想。隨著超高壓電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，尤其特高壓輸電網(wǎng)的出現(xiàn)，必須利用雷電參數(shù)庫，根據(jù)特高壓輸電線路的特殊結(jié)構(gòu)和各區(qū)域特點，對特高壓線路雷害進行正確評估，并找到輸電線路容易受雷擊并發(fā)生閃絡的薄弱線段，針對輸電線路易閃段重點提出防護措施，實現(xiàn)輸電線路的“差異化防雷設(shè)計”，可以大大減少電力系統(tǒng)雷害事故，提高系統(tǒng)可靠性，特別是在特高壓輸電系統(tǒng)，建立一個完整、可靠的雷電數(shù)據(jù)庫顯得尤為重要。

2.4雷電屏蔽模擬試驗技術(shù)

雷電屏蔽模擬試驗技術(shù)的主要思想是用長間隙放電來模擬自然雷擊的過程，其理論基礎(chǔ)是二者之間的相似性。因通過長間隙放電來模擬雷擊過程是不可行的，所以可以利用長間隙放電來模擬雷擊的自然放電。通過對不同長度間隙進行沖擊放電試驗，可觀測雷擊放電過程并得到各種物理參數(shù)的變化規(guī)律，用于雷電屏蔽的各種仿真研究。

3結(jié)論與展望

在電力系統(tǒng)中，防雷工程是一項復雜、系統(tǒng)的工程。目前，雖然在智能電網(wǎng)的雷電監(jiān)測與防護領(lǐng)域我國已經(jīng)取得不少成果，但仍有不少關(guān)鍵技術(shù)難題亟需解決。只有結(jié)合各種系統(tǒng)的實際情況，并綜合應用本文討論過的各種防護措施，才能提高智能電網(wǎng)的防雷水平，減少各種雷害事故對電網(wǎng)的影響，提高電網(wǎng)的安全運行水平。除此之外，通過對本文討論的各項關(guān)鍵技術(shù)開展分析與研究，還會為我國相關(guān)防雷標準和規(guī)程的制定與修改提供一定的依據(jù)。

參考文獻：

[1]國網(wǎng)武漢高壓研究院.國網(wǎng)需電監(jiān)測網(wǎng)絡方案及相關(guān)技術(shù)研究[R].武漢：國網(wǎng)武漢高壓研究院，2007.