
有了雷击故障定位体系 电网应对雷电更有底气
雷电灾害被联合国有关部门列为最严重的十种自然灾害之一,它会在瞬间释放巨大能量,破坏电力系统、通信设备,甚至导致人员伤亡。
电网企业注重提升电网应对雷击的能力。年初以来,江苏省雷电天气频发,截至9月30日,全省落雷204.6万次,比去年同期增加75.9%。江苏电网能经受住今年雷电高发期的考验,当地建成的我国首个全电压等级雷击故障定位体系“功不可没”。
雷击会破坏电网设备和线路
在江苏,雷击是威胁电网安全稳定运行的自然灾害之一,其破坏主要通过三种形式体现。
直击雷的破坏。江苏地处东部沿海,属亚热带季风气候,雷暴活动频繁,尤其是夏季雷雨多发,输电线路和杆塔易遭受雷击。雷电流通过杆塔或导线入地时,会产生极高的过电压和热效应,可能引起绝缘子闪络、导线烧伤甚至断裂,还会导致线路跳闸。
感应雷过电压。在雷击点附近的电网设备,即使没有被雷电直接击中,雷电引起的强烈电磁场变化也会带来极高的瞬态过电压。这种过电压虽低于直击雷过电压,但传播范围广、发生频次高,容易使配电设备绝缘薄弱处发生击穿,尤其会对配电网中的变压器、开关设备、计量装置等造成累积性损伤,影响设备寿命和供电可靠性。
地电位抬升与反击。雷电流经接地装置流入大地时,会引起接地网电位瞬间急剧升高。这种电位的抬升会通过接地体传导到设备外壳上,使设备外壳与设备本体存在较大的电压差,形成反击过电压,严重时可能损坏电力电缆、通信模块、保护控制设备等,导致保护误动或拒动,扩大故障范围。在直击雷、感应过电压和地电位反击的联合作用下,线路绝缘子、配电变压器、断路器、隔离开关以及各类自动化终端设备都可能受到电气破坏或出现功能失效,从而威胁电网的稳定性和客户用电安全。
从输电网到配电网,探索雷电监测技术
多年来,国网江苏省电力有限公司技术攻关团队开展雷电监测技术攻关,于2016年投运了江苏电网雷电风险监测系统。2023年,技术攻关团队建成了新一代输电线路雷电监测网络,包括22个探测站、34个预警站和2台雷达,覆盖11.28万千米输电线路,实现雷击故障定位精度从几十千米范围到单基杆塔级的跨越式提升。面对复杂多变的天气,国网江苏电力以雷电监测为基础,融合气象信息,打造了电力气象微应用,实现对雷电、强对流、台风、洪涝等7种气象灾害的综合监测。
以成熟的输电线路雷电监测技术为基础,国网江苏电力进一步利用技术中台将数据共享至配网。配网分支多、信号弱、易受干扰,技术攻关团队构建了融合气象、线路等信息的配电线路雷电监测分析模型,针对全省配网开展雷电查询统计、风险评估、故障分析等工作,依据杆塔、落雷、故障等方面数据计算杆塔风险等级、匹配疑似雷击故障,再以柱状图、列表、地图等方式可视化展示,供各单位专业人员按照市县、电压等级、馈线等分类及时查询风险和故障,加强雷击故障预防、治理。
融合人工智能与多源数据技术,国网江苏电力研发了配网雷电监测分析系统。该系统能够统计分析全省95个县(市、区)1200余个供电网格受雷击影响的严重程度,寻找疑似雷击故障,实现对25.3万千米配电线路的“靶向”排查。与国内其他同类型系统相比,该系统有三大创新:基于气象数据生成雷电高发区域热力图,动态监测重点区域;通过智能诊断,自动区分城乡场景,标注受影响杆塔及历史雷击记录;分析避雷器动作频次,指导防雷设施科学布设。
江苏全电压等级电网雷击故障定位运维效率提升一倍
以往,配电线路在发生故障后,需要依靠人工使用望远镜等工具巡检整条线路,才能确认故障类型并定位故障点。江苏配网雷电监测分析系统结合故障线路信息、落雷位置及雷电流等数据,可快速研判雷击故障所在杆塔区段,缩小人工排查范围,支撑运检人员迅速处置,将线路雷击故障查找时间缩短至分钟级,显著提升运维效率。
据统计,江苏配网雷电监测分析系统试运行以来,已分析超两万次雷电活动数据,发现雷击故障50余起,准确率超90%。依托相关成果,江苏全电压等级电网雷击故障定位运维效率提升一倍,雷击故障停电时长缩短50%。
江苏配网雷电监测分析系统还可深度分析雷击故障规律,自动生成配电线路改造方案,进一步提升防灾减灾成效,助力保障电网安全稳定运行。“该系统实现雷击故障快速精准定位,助力压缩雷击故障处置时长,可提升雷击高发时段的供电可靠性,是人工智能技术在电网领域的有益探索。”国家能源雷电灾害监测预警与安全防护重点实验室副主任李健说。
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