本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)防護，具體為一種基于量子雷達的電力系統(tǒng)廣域網預警防護系統(tǒng)、方法。

背景技術：

1、目前，氣象、民航、軍隊建立的雷電監(jiān)測預警系統(tǒng)，主要是通過多普勒雷達和衛(wèi)星等實現雷電監(jiān)測，這類系統(tǒng)適合大區(qū)域、大范圍的雷電監(jiān)測預警。局部雷暴來得快、突發(fā)性強、危害大。現在還沒有什么手段對短時雷暴在什么地點、什么時間發(fā)生進行準確預報。這種局部雷暴對人員密集地區(qū)，特殊行業(yè)具有很大的危害，特別是易燃易爆場所更是十分危險，如變電站等電力設施。

2、且現有應用于電氣系統(tǒng)的雷暴預警技術是單點進行的，即獨立雷電預警裝置，未能構建廣域網雷電預警系統(tǒng)，不能將區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)內的信息資源全部集中整合，電力系統(tǒng)預警監(jiān)測信息檔案難以規(guī)整。另外，現有的預警系統(tǒng)未能搭建與電力系統(tǒng)聯(lián)動的應急防護模塊，僅憑警醒人力進行防護，效率過低。

3、現有技術中，專利公開號為cn113345193a的發(fā)明專利，公開一種可防雷、精確定位電力設施智能綜合監(jiān)控裝置，包括綜合監(jiān)控、報警裝置和接地底盤。有益效果是：能夠及時發(fā)現擅自擴大工作范圍、誤入帶電間隔的情況，降低誤報率或漏報率。現有技術中的綜合監(jiān)控只是針對一個電力設施站點進行的監(jiān)控。

技術實現思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題在于：解決現有的電氣系統(tǒng)都是單點雷暴預警技術，無法準確預報的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種基于量子雷達的電力系統(tǒng)廣域網預警防護系統(tǒng)，包括：若干節(jié)點監(jiān)控模塊100、遠程傳輸模塊200和中央處理總機300；

4、若干節(jié)點監(jiān)控模塊100分布在電力系統(tǒng)中需要進行雷電監(jiān)測的設施周邊；遠程傳輸模塊200用于傳輸若干節(jié)點監(jiān)控模塊100輸出的探測電信號；中央處理總機300接收遠程傳輸模塊200傳輸的探測電信號，并對探測電信號進行數據處理，進行雷電預警；

5、其中，每個節(jié)點監(jiān)控模塊100均包括：激光模塊110、望遠鏡收發(fā)模塊120、單光子探測器131和信號處理器132；

6、激光模塊110發(fā)出激光，望遠鏡收發(fā)模塊120的激光發(fā)送部分將激光模塊110發(fā)出激光射入大氣，激光在大氣中作用產生背向散射光，背向散射光逆向通過原路返回望遠鏡收發(fā)模塊120的散射光接收部分；

7、單光子探測器131用于接收經過望遠鏡收發(fā)模塊120接收后的背向散射光并將其轉化為探測電信號輸出至信號處理器132，信號處理器132對該電信號進行編輯處理，以使得其轉化為符合遠程傳輸模塊200進行傳輸的狀態(tài)至中央處理總機300。

8、優(yōu)點：

9、在本發(fā)明的一實施例中，每個節(jié)點監(jiān)控模塊100包括倍頻器133；倍頻器133的輸入端與望遠鏡收發(fā)模塊120的散射光接收部分連接，輸出端與單光子探測器131連接；倍頻器133基于反斯托克斯效應，將進入單光子探測器131的背向散射光的波長縮短。

10、在本發(fā)明的一實施例中，每個節(jié)點監(jiān)控模塊100包括云臺141和控制器；控制器與云臺141通信連接，云臺141與望遠鏡收發(fā)模塊120通信連接；控制器向云臺141發(fā)送控制信號，云臺141以控制望遠鏡收發(fā)模塊120的鏡頭旋轉，多角度探測。

11、在本發(fā)明的一實施例中，中央處理總機300中至少包括一個雷電預警模塊310；雷電預警模塊310根據探測電信號準確知道各節(jié)點監(jiān)控模塊100處的云層信息，并給出雷電預警信號。

12、在本發(fā)明的一實施例中，雷電預警模塊310包括雷電實時監(jiān)測子模塊311、雷電臨近預警子模塊312和雷電歷史數據統(tǒng)計查詢子模塊313；

13、雷電實時監(jiān)測子模塊311，用于對雷電發(fā)生前后周圍大氣電場變化、雷電發(fā)生的時間、位置、強度、極性和回擊次數進行分析計算，實現對雷達數據的圖譜及曲線解析與顯示，生成雷達數據時間空間解析圖；

14、雷電臨近預警子模塊312，用于關注區(qū)域內未來多長時間內有閃電活動發(fā)生，并根據閃電活動發(fā)生的概率，定義預警級別和持續(xù)時間，生成對雷電預警級別、雷電預警時間、預警區(qū)域、預警解除的預警信息；

15、雷電歷史數據統(tǒng)計查詢子模塊313，具備覆蓋區(qū)域內雷電預警信息查詢、統(tǒng)計分析功能；用于為后期雷電事故調查和區(qū)域雷電活動特征分析提供數據支持。

16、在本發(fā)明的一實施例中，每個節(jié)點監(jiān)控模塊100均包括節(jié)點自動防護模塊150；以及，中央處理總機300與節(jié)點自動防護模塊150通信連接；當雷電預警模塊310發(fā)出雷電預警信號，節(jié)點自動防護模塊150接收雷電預警信號后，根據雷電預警等級，進行防護操作。

17、在本發(fā)明的一實施例中，防護操作包括：根據雷電預警等級，輸出防護指令，該防護指令能夠實現自動切斷部分設備的供電系統(tǒng)或切換至ups供電，隔離雷電從電源線路對重要設備的破壞；以及利用其發(fā)出三級聲光報警功能，當雷電預警解除后，自動恢復市電供電或解除聲光報警，完成主動躲避雷暴的過程。

18、在本發(fā)明的一實施例中，中央處理總機300包括大氣污染預警模塊320；根據探測電信號獲取各節(jié)點監(jiān)控模塊100處的氣溶膠信息，并給出大氣污染監(jiān)測信號，該大氣污染監(jiān)測信號處于正常等級時，通過實時或定時傳輸的形式傳輸至大氣監(jiān)測顯示設備上，而當大氣污染監(jiān)測信號異常時，發(fā)出主動預警指令。

19、在本發(fā)明的一實施例中，激光模塊110包括量子激光雷達111和放大器112；量子激光雷達111發(fā)射不可見的紅外激光，放大器112用于對紅外激光進行能量放大。

20、本發(fā)明還提供一種基于量子雷達的電力系統(tǒng)廣域網預警防護方法，包括若干節(jié)點監(jiān)控模塊100、遠程傳輸模塊200和中央處理總機300；

21、遠程傳輸模塊200用于傳輸若干節(jié)點監(jiān)控模塊100輸出的探測電信號；中央處理總機300接收遠程傳輸模塊200傳輸的探測電信號，并對探測電信號進行數據處理，進行雷電預警；

22、其中，每個節(jié)點監(jiān)控模塊100均包括：激光模塊110、望遠鏡收發(fā)模塊120、單光子探測器131和信號處理器132；

23、激光模塊110發(fā)出激光，望遠鏡收發(fā)模塊120的激光發(fā)送部分將激光模塊110發(fā)出激光射入大氣，激光在大氣中作用產生背向散射光，背向散射光逆向通過原路返回望遠鏡收發(fā)模塊120的散射光接收部分；

24、單光子探測器131用于接收經過望遠鏡收發(fā)模塊120接收后的背向散射光并將其轉化為探測電信號輸出至信號處理器132，信號處理器132對該電信號進行編輯處理，以使得其轉化為符合遠程傳輸模塊200進行傳輸的狀態(tài)至中央處理總機300。

25、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：利用量子激光雷達作為節(jié)點監(jiān)控模塊，組成適用于電力系統(tǒng)的雷暴預警系統(tǒng)，依靠量子激光雷達的高空間分辨率的監(jiān)測效果，可以實現雷暴在什么地點、什么時間發(fā)生的準確預報。

26、組成雷電監(jiān)測網絡，把分布在各處的預警探頭收集到的數據進行匯總和統(tǒng)計分析，掌握整個區(qū)域某一時段的大氣電場變化情況，并以此作出準確的雷電監(jiān)測和報警?？梢栽诰€監(jiān)測雷電以及防雷措施的相關情況，一旦出現異常，就會發(fā)出警報的聲音，通知管理人員及時進行應急處理，讓電場的防雷更加主動、智能化---可實現主動式避雷防護。

27、通過構建電力系統(tǒng)廣域網預警防護系統(tǒng)，將預警防護系統(tǒng)內的信息資源全部集中起來，并分門別類、依序編排，統(tǒng)一建檔，最終形成一套全面、全過程、動態(tài)、綜合并能真實反映污染分布變化全貌的環(huán)保信息檔案。