專利名稱：青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法
青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法
方法領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法，屬于電力方法領(lǐng)域。 背景方法
輸電線路長(zhǎng)度大，暴露在曠野，易受雷擊。電網(wǎng)中的事故以線路雷害占大部分。雷 擊線路沿線路入侵變電所和發(fā)電廠的雷電波又是造成變電所和發(fā)電廠事故的重要因素。 因此，雷電監(jiān)測(cè)及防雷研究是十分必要的。
雷電定位系統(tǒng)(LLS)是一整套全自動(dòng)、大面積、高精度、連續(xù)性、實(shí)時(shí)雷電監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，能實(shí)時(shí)顯示云對(duì)地雷擊的發(fā)生時(shí)間、位置、雷電流幅值和極性、回?fù)舸螖?shù)以及每次 回?fù)舻膮?shù)，雷擊點(diǎn)的分時(shí)彩色圖能清晰的顯示雷暴的運(yùn)動(dòng)軌跡，并且能夠做到雷電信 息的實(shí)時(shí)共享的方法。青海位于世界屋脊的青藏高原，全省均屬高原范圍之內(nèi)，全省平 均海拔3000多米，最高點(diǎn)為6860米，最低點(diǎn)為1650米。地形復(fù)雜，地貌多樣，山區(qū) 與平地交替的地形條件，給雷電定位系統(tǒng)探測(cè)站的選址帶來了諸多不利因素。
依據(jù)雷電電磁脈沖輻射特性和雷電探測(cè)站工作機(jī)理，要保證雷電定位系統(tǒng)較高的探 測(cè)效率和較好的定位精度，理想的雷電探測(cè)站選址是地勢(shì)平坦、站位附近不應(yīng)有較高建 筑物或其他遮擋物，以免信號(hào)被遮擋或產(chǎn)生折反射。但青海地形高差大，輸電線路塔型 繁多，氣候條件也很復(fù)雜，雷電活動(dòng)頻繁。因此，研究青藏高原雷電定位系統(tǒng)的選址方 法，能夠更好的對(duì)高海拔地區(qū)雷電活動(dòng)的特性數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)積累，促進(jìn)對(duì)高海拔地區(qū)防 雷參數(shù)的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法，它在青藏高原高海拔 地區(qū)地形復(fù)雜、海拔高差大的情況下，使得雷電定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)主構(gòu)架的良好覆 蓋和雷電的高精度定位。
本發(fā)明的方法方案是青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法，其特征在于-
(1) 探測(cè)站盡可能布置在省網(wǎng)的邊界附近，保證省網(wǎng)在高精度覆蓋區(qū)內(nèi)；
(2) 探測(cè)站整定在高增益下工作時(shí)，探測(cè)站站距可在100 180 km范圍內(nèi)變動(dòng)，在山區(qū)時(shí)站距不要大于120km，在平原站距為150 km 180 km之間，探測(cè)效率的運(yùn)行
統(tǒng)計(jì)表明這時(shí)探測(cè)效率能》90%;
(3) 外圍探測(cè)站組成的多邊形的對(duì)角線遠(yuǎn)大于150km時(shí)，應(yīng)在多邊形內(nèi)增加適當(dāng) 數(shù)量的探測(cè)站，這些探測(cè)站起著聯(lián)絡(luò)核心的作用，它們因故(停電、通訊中斷、探測(cè)站 設(shè)備故障等)停運(yùn)，整個(gè)系統(tǒng)將可能失去較高的探測(cè)有效性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上也失去穩(wěn)定性，
因此，處于核心地位的某些探測(cè)站在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲈O(shè)1 2個(gè)；
(4) 探測(cè)站站址應(yīng)盡量避開周圍較高建筑物或其他遮擋物，具體要求是L / H》30, 以免信號(hào)被遮擋或產(chǎn)生折反射；
(5) 避開電磁干擾源，如傳呼發(fā)射臺(tái)等，過多過強(qiáng)的電磁干擾會(huì)淹沒真實(shí)雷電信
號(hào)；
(6) 選定站址后應(yīng)凈化周圍電磁環(huán)境，拆除附近的過高廣告牌、霓虹燈、各種金 屬固定拉線。
本發(fā)明的有益效果是該方法主要解決了青藏高原高復(fù)雜地形對(duì)波形折反射產(chǎn)生的 方向誤差、波形傳播時(shí)延誤差、地形傳播時(shí)延誤差等問題。依據(jù)理論分析和雷電定位系 統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按照本選址方法所確定的站位形成了良好的探測(cè)區(qū)域，對(duì)于青藏高 原地形復(fù)雜、海拔落差大的情況，借助于數(shù)學(xué)模型，加入各探測(cè)站選站的地形影響因素 進(jìn)行了大量的計(jì)算，結(jié)果顯示在青海電網(wǎng)主構(gòu)架內(nèi)，大部分區(qū)域能夠達(dá)到90%的探測(cè) 效率和不大于lkm的定位精度，滿足建設(shè)系統(tǒng)前提出的方法指標(biāo)。


圖1是本發(fā)明大山傳播延時(shí)示意圖。
圖2是本發(fā)明探測(cè)站安裝地點(diǎn)與遮擋物的距離示意圖。
圖3是本發(fā)明波形傳播延時(shí)示意圖。
圖4是本發(fā)明山地引起的波形傳播延時(shí)示意圖。
圖5是本發(fā)明多路徑傳播延時(shí)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。 圖3中標(biāo)記說明l一主波，2 —延時(shí)波。圖5中標(biāo)記說明3 —綜合波，4_折、反射波。
實(shí)施例l:以西寧市南山雷電定位系統(tǒng)西寧探測(cè)站的影響為例，如圖1所示，折線 ACB長(zhǎng)為15.033 + 10. 050 = 25. 083km，直線AB的距離為25km，忽略探測(cè)站的高度，可 得L-15kra， H=lkm，計(jì)算可得地形傳播延時(shí)誤差約0. 28 u s。為減小地形延時(shí)，設(shè)置的 探測(cè)站均遠(yuǎn)離高山，通常選擇BD/CD》30 50倍。即使在山區(qū)也努力滿足這個(gè)條件，這 樣地形延時(shí)一般較小，平原和丘陵地區(qū)可忽略不計(jì)。
實(shí)施例2:青海南部地區(qū)多為山區(qū)，因此在選站時(shí)按照山區(qū)的選站方式選擇，即選 擇站點(diǎn)之間的距離不大于120km，例如共和、貴德、貴南之間的距離兩兩都不超過120km; 青海西部地區(qū)地勢(shì)平坦，選站時(shí)按照平原地區(qū)的選站原則進(jìn)行選取，即選擇站點(diǎn)之間的 不超過180km，例如大格勒、德令哈、綠草山之間的距離大約為150km 180km。
如圖2所示為探測(cè)站安裝地點(diǎn)與遮擋物的距離示意圖，L是傳播距離，H是探測(cè)站 與遮擋物的高度差。
如圖3、 4所示，任意一點(diǎn)的雷電電磁場(chǎng)由靜電場(chǎng)、感應(yīng)場(chǎng)和輻射場(chǎng)組成。遠(yuǎn)離雷 擊點(diǎn)的探測(cè)站，靜電場(chǎng)和感應(yīng)場(chǎng)近似等于零，探測(cè)站所測(cè)量到的電磁場(chǎng)是傳播一定距離 后的輻射場(chǎng)。由于傳播距離和傳播沿線的介質(zhì)不同，輻射波的波形畸變不同，主要表現(xiàn) 為波頭延時(shí)。當(dāng)傳播距離L=100km， 土壤電阻率P-500Q 'm左右時(shí)，波頭延時(shí)約為1 us。波頭延時(shí)與P 4近似正比關(guān)系。通常山區(qū)和干旱地區(qū)的土壤電阻率P》1000Q m， 有的地方P"5000Q *m，由此會(huì)引起3 5"s的波形傳播延時(shí)，當(dāng)設(shè)定波峰時(shí)刻為雷 電波到達(dá)時(shí)間，則不同探測(cè)站測(cè)時(shí)精度就存在波形延時(shí)誤差。
探測(cè)站是根據(jù)兩組天線收到的雷電波強(qiáng)度計(jì)算雷電的方向的，雷電波傳到探測(cè)站可 能會(huì)與其折、反射波4形疊加，從而出現(xiàn)方向誤差。以上兩種傳播時(shí)延對(duì)波形的影響如 圖5所示。雷電波傳播延時(shí)是引起探測(cè)站測(cè)時(shí)誤差的最主要原因，為此，我們進(jìn)行專題 研究，把雷電波因傳播延時(shí)引起的雷電波到達(dá)時(shí)間的測(cè)時(shí)誤差減小為原值的1/4，大大 的提高了時(shí)差定位的精度。
權(quán)利要求
1.青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法，其特征在于(1)探測(cè)站盡可能布置在省網(wǎng)的邊界附近；(2)探測(cè)站整定在高增益下工作時(shí)，探測(cè)站站距在100～180km范圍內(nèi)變動(dòng)，在山區(qū)時(shí)站距不要大于120km，在平原站距在平原站距為150km到180km之間；(3)外圍探測(cè)站組成的多邊形的對(duì)角線遠(yuǎn)大于150km時(shí)，應(yīng)在多邊形內(nèi)增加適當(dāng)數(shù)量的探測(cè)站，因此，處于核心地位的某些探測(cè)站在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲈O(shè)1～2個(gè)；(4)探測(cè)站站址應(yīng)盡量避開周圍較高建筑物或其他遮擋物，具體要求是L/H≥30；(5)避開電磁干擾源；(6)選定站址后應(yīng)凈化周圍電磁環(huán)境，拆除附近的過高廣告牌、霓虹燈、各種金屬固定拉線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種青藏高原雷電定位系統(tǒng)選址方法，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。它在青藏高原高海拔地區(qū)地形復(fù)雜、海拔高差大的情況下，使得雷電定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)主構(gòu)架的良好覆蓋和雷電的高精度定位。
文檔編號(hào)G01R29/08GK101639503SQ200910063700
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者何寶龍, 吳童生, 瑜 周, 孟可風(fēng), 鈞 康, 張仲秋, 張永勝, 徐世山, 軍 李, 李延和, 王煜杰, 許炳耀, 謝彭盛, 爽 郝 申請(qǐng)人:青海電力科學(xué)試驗(yàn)研究院