1 前言 雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)（LLS）結(jié)合當(dāng)代雷電物理研究成果，利用衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和雷電特征波的感應(yīng)測量、波形傳播延時(shí)處理以及超量程計(jì)算技術(shù)，采用高性能計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算顯示云對地雷擊的發(fā)生時(shí)間、位置、雷電流幅值和極性、回?fù)舸螖?shù)、每次回?fù)舻膮?shù)，并以雷擊點(diǎn)的分時(shí)彩色圖清晰地顯示雷暴的運(yùn)動(dòng)軌跡。LLS是一套全自動(dòng)、大面積、高精度、實(shí)時(shí)雷電監(jiān)測系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在當(dāng)代雷電探測和雷電預(yù)警領(lǐng)域的高新技術(shù)應(yīng)用。LLS對電網(wǎng)的雷擊故障定位，提供處理雷害造成電網(wǎng)事故的信息及分析數(shù)據(jù)，為防雷保護(hù)及電網(wǎng)建設(shè)提供雷電活動(dòng)的參考數(shù)據(jù)，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)。 由武漢高壓技術(shù)研究所和華北電力集團(tuán)公司聯(lián)合開發(fā)的華北電網(wǎng)雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱華北LLS），于1999年投入運(yùn)行。為進(jìn)一步發(fā)揮華北LLS的作用和效益，擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用范圍，滿足各供電公司和超高壓工區(qū)共享雷電原始數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)等信息資源的需求，2001年在華北LLS基礎(chǔ)上開發(fā)建設(shè)了京津唐電網(wǎng)雷電定位監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（以下簡稱京津唐LLSNS）。 2 華北LLS系統(tǒng)簡介 2.1 華北LLS系統(tǒng)構(gòu)成 華北LLS由華北網(wǎng)調(diào)（兼京津唐中調(diào)）的一級中心站（NPA），山西、河北、內(nèi)蒙三?。ㄗ灾螀^(qū)）中調(diào)的二級中心站（PA），若干個(gè)雷電探測站（TDF），傳輸雷電信息的專用通道，以及各應(yīng)用部門雷電分析顯示終端（LIS）等構(gòu)成。 分布于華北電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的27個(gè)TDF接收雷電信息，經(jīng)專用通道向雷電中心站NPA或PA發(fā)送實(shí)時(shí)的雷電原始數(shù)據(jù)。華北網(wǎng)調(diào)NPA直接接收京津唐網(wǎng)5個(gè)TDF和9個(gè)共享TDF（京津唐網(wǎng)與山西、河北南部、內(nèi)蒙西部電網(wǎng)相鄰地區(qū)間）的實(shí)時(shí)雷電信息，山西、河北、內(nèi)蒙中調(diào)PA分別接收本地區(qū)TDF的實(shí)時(shí)雷電信息。同時(shí)，華北網(wǎng)調(diào)NPA經(jīng)三中調(diào)PA系統(tǒng)計(jì)算機(jī)通信方式，接收三?。ㄗ灾螀^(qū)）網(wǎng)內(nèi)TDF的實(shí)時(shí)雷電信息，并向三中調(diào)PA轉(zhuǎn)送相鄰地區(qū)間共享TDF站的雷電原始數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)交換定位數(shù)據(jù)及其它共享數(shù)據(jù)。NPA或PA對采集的雷電原始數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化分析、定位計(jì)算等加工處理，向本地區(qū)雷電分析顯示終端（LIS）發(fā)送雷電定位數(shù)據(jù)等信息，同時(shí)測試、監(jiān)控與管理本地區(qū)的TDF和LIS。 LIS由微機(jī)、調(diào)制解調(diào)器和專用雷電分析軟件包及地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件等組成。LIS接收中心站NPA或PA發(fā)送的雷電定位數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)的地圖上實(shí)時(shí)顯示或重放雷電活動(dòng)情況，同時(shí)可查詢、定位電網(wǎng)雷擊故障，進(jìn)行雷電活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)分析。 2.2 華北LLS系統(tǒng)的技術(shù)性能 LLS關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)是定位精度和探測效率，決定定位精度和探測效率的主要問題是LLS探測站（TDF）的設(shè)備性能與質(zhì)量，以及中心站系統(tǒng)整體性能。華北LLS的界內(nèi)定位精度為500M-1000M范圍；探測效率為80%以上。 3 京津唐LLSNS的構(gòu)成 在華北LLS基礎(chǔ)上，對華北網(wǎng)調(diào)NPA網(wǎng)絡(luò)化升級改造，并在京津唐電網(wǎng)七個(gè)地區(qū)供電（電力）公司開發(fā)建設(shè)雷電信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。京津唐LLSNS系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，其由雷電信息系統(tǒng)和雷電信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（傳輸雷電信息專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）兩部分組成。 3.1 雷電信息系統(tǒng) 雷電信息系統(tǒng)主要以HP 計(jì)算機(jī)為硬件平臺，由服務(wù)器（一、二級服務(wù)器）、集線器、終端工作站，服務(wù)器軟件和雷電終端軟件等組成。雷電信息系統(tǒng)以客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)為主框架，同時(shí)支持IE瀏覽和下插式瀏覽（B/S）功能，支持撥號接入的多層次用戶服務(wù)系統(tǒng)。 3.1.1 一級中心站系統(tǒng)（NPA） NPA由前置機(jī)系統(tǒng)、分析主機(jī)部分、一級雷電數(shù)據(jù)服務(wù)器（SERVER1）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及MODEM池等組成。 前置機(jī)系統(tǒng)：由調(diào)制解調(diào)器、智能化接口和前置計(jì)算機(jī)組成。其作用是接收、處理和存儲(chǔ)各探測站原始數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與山西、河北、內(nèi)蒙中調(diào)的二級中心站（PA）聯(lián)網(wǎng)通信。 分析主機(jī)的核心功能是對雷電原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和優(yōu)化計(jì)算得到雷電定位數(shù)據(jù)，監(jiān)視雷電定位系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并用戶終端向其實(shí)時(shí)傳送雷電定位數(shù)據(jù)。 SERVER1為京津唐電網(wǎng)LLSNS的一級服務(wù)器，存放和管理華北LLS系統(tǒng)全部數(shù)據(jù)。同時(shí)建立華北LLS的運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)庫，向特定用戶提供系統(tǒng)狀態(tài)檢索服務(wù)。 SERVER1選用HP Netserver LH3000服務(wù)器（PⅢ/866＊2/512MB/18.2GB×2（熱拔插）/雙網(wǎng)卡/32X CD 15"顯示器）；應(yīng)用軟件Lis/web-N2000（配置20個(gè)用戶）。運(yùn)行Microsoft Windows NT 4.0或者M(jìn)icrosoft Windows 2000 ServerNT操作系統(tǒng)，Microsoft SQL Server 7.0大型專業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：主要包括路由器、集線器（HUB）等。其作用是實(shí)現(xiàn)雷電信息在京津唐電網(wǎng)LLSNS的ATM廣域網(wǎng)及各公司內(nèi)局域網(wǎng)上傳輸，同時(shí)起到NPA與ATM廣域網(wǎng)和NPA與當(dāng)?shù)豈IS局域網(wǎng)的安全隔離。局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)采用TCP/IP通信協(xié)議。 遠(yuǎn)程訪問（RAS） 雷電信息系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問是建立在路由器中的端口MODEM模塊上，遠(yuǎn)程用戶通過電話撥號的方式，遠(yuǎn)程撥入雷電信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。京津唐電網(wǎng)LLSNS的用戶終端有專線終端及網(wǎng)絡(luò)終端，有三種結(jié)構(gòu)方式，即：專線式終端、撥號式終端和網(wǎng)絡(luò)終端，網(wǎng)絡(luò)終端為客戶/服務(wù)器（C/S）和瀏覽器方式（B/S）。 3.1.2 雷電信息子系統(tǒng) 七個(gè)地區(qū)供電（電力）公司的雷電信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，由二級數(shù)據(jù)服務(wù)器（SERVER2）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、MODEM池以及專用雷電定位查詢終端等構(gòu)成。這七個(gè)雷電信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的設(shè)備配置與功能完全一樣，即滿足系統(tǒng)應(yīng)用需要又便于維護(hù)與管理。 SERVER2的配置、性能參數(shù)及基本軟件配置與SERVER1類同，選用HP e200服務(wù)器（PⅢ866/128MB/9GB×2/雙網(wǎng)卡/40X CD 15"顯示器）；應(yīng)用軟件Lis/web-S2000。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：主要是路由器、集線器（HUB）等。其作用是實(shí)現(xiàn)各地區(qū)雷電信息子系統(tǒng)在ATM廣域網(wǎng)上通信，并實(shí)現(xiàn)與本公司MIS系統(tǒng)的連接與通信。 專用雷電定位查詢終端 各地區(qū)雷電信息子系統(tǒng)均配置1臺HP vl600臺式機(jī)專用雷電定位查詢終端。用戶終端應(yīng)用軟件為Lis/web-T2000。 3.2 雷電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 雷電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于華北電力集團(tuán)公司ATM網(wǎng)絡(luò)中Frame Relay（幀中繼）協(xié)議連接七個(gè)地區(qū)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有支持用戶上網(wǎng)瀏覽、下載以及撥號接入，支持客戶/服務(wù)器方式的INTERNET/INTRANET廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)結(jié)合的專家系統(tǒng)；同時(shí)提供各地MIS用戶、遠(yuǎn)程撥號用戶對雷電信息系統(tǒng)的訪問。 3.2.1 雷電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 廣域網(wǎng)絡(luò)是基于Frame Relay（幀中繼）廣域網(wǎng)協(xié)議構(gòu)建的專用廣域網(wǎng)絡(luò)。由華北網(wǎng)調(diào)和各地區(qū)供電（電力）公司ATM交換機(jī)上，接出基于G.703協(xié)議的同軸電纜，通過ASM40基帶MODEM轉(zhuǎn)換成V.35協(xié)議接口，連接路由器的廣域網(wǎng)接口（WIC-2T），路由器配置中將此接口配制成Frame Relay（幀中繼）廣域網(wǎng)協(xié)議。同時(shí)，華北總調(diào)和各地區(qū)原有MIS系統(tǒng)，通過路由器中的局域網(wǎng)端口網(wǎng)關(guān)訪問到雷電信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全 為保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全，路由器中安裝放火墻系統(tǒng)。主要保證撥號用戶的認(rèn)證、訪問權(quán)限、應(yīng)用層協(xié)議的防護(hù)，以及網(wǎng)調(diào)和各地區(qū)MIS系統(tǒng)訪問雷電信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限、應(yīng)用層協(xié)議的防護(hù)。對于基本內(nèi)容訪問控制（CBAC），分別設(shè)置各種類型訪問用戶的應(yīng)用層協(xié)議訪問范圍，包括：對MIS系統(tǒng)用戶的源路由隱蔽、訪問控制列表限制、只允許HTTP（JAVA）、SQLNET應(yīng)用協(xié)議通過；對撥號用戶的路由隱蔽、訪問控制列表限制、只允許HTTP（JAVA）、SQLNET應(yīng)用協(xié)議通過、高級別Consol 端口用戶限制、密碼第7級加密傳輸?shù)取? 4、京津唐電網(wǎng)LLSNS雷電信息流程 SERVER1存儲(chǔ)華北LLS的全部原始雷電測量數(shù)據(jù)和定位結(jié)果數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫同步傳送技術(shù)，七個(gè)地區(qū)的SERVER2通過ATM廣域網(wǎng)，以客戶/服務(wù)器方式獲取SERVER1的雷電數(shù)據(jù)。SERVER1能實(shí)時(shí)接收并響應(yīng)N臺（N>10）SERVER2同時(shí)的請求，發(fā)送雷電定位數(shù)據(jù)包，響應(yīng)速度滿足華北地區(qū)最大雷暴時(shí)產(chǎn)生的雷電定位數(shù)據(jù)信息量。SERVER裝載雷電數(shù)據(jù)處理程序、關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和系統(tǒng)資料，這些系統(tǒng)資料包括GIS資料、用戶觀測目標(biāo)資料和雷電資料。SERVER在本地執(zhí)行所有的資料搜索和提取工作，以滿足用戶查找條件的數(shù)據(jù)在SERVER緩沖存放并發(fā)送給用戶終端。 用戶端的程序包含處理程序和供本地操作顯示使用的GIS數(shù)據(jù)和觀測目標(biāo)數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)庫引擎，該程序可從局域網(wǎng)下載和從光盤直接安裝兩種選擇。用戶端的用戶定時(shí)（準(zhǔn)實(shí)時(shí)顯示功能）和非定時(shí)查詢時(shí)，用戶終端將用戶的要求轉(zhuǎn)換成的信息查詢請求，通過內(nèi)置IE向服務(wù)器中的內(nèi)置WEB請求ASP服務(wù)，服務(wù)器解譯服務(wù)請求，并從數(shù)據(jù)庫中索取有關(guān)數(shù)據(jù)。服務(wù)器每次發(fā)回給用戶端的查詢結(jié)果僅是查找的雷電數(shù)據(jù)，而不帶有相應(yīng)的GIS資料。用戶端依靠本地SERVER的空間數(shù)據(jù)庫和查找到的雷電記錄，快速地實(shí)現(xiàn)本地化操作。這將有助于減少網(wǎng)絡(luò)傳輸量，顯著地改善應(yīng)用性能，信息流程如圖3所示。 服務(wù)器支持RAS服務(wù)，撥號登錄的用戶只有具有相應(yīng)帳號，且登錄網(wǎng)絡(luò)支持RAS，均能享受與局域網(wǎng)上的客戶端一樣的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)用戶在通過資格審查并在系統(tǒng)注冊后，可下載客戶端程序、雷電資料，可以從本機(jī)用IE瀏覽器登錄雷電信息網(wǎng)站，瀏覽當(dāng)前雷電活動(dòng)，查詢雷擊故障資料。 5、京津唐電網(wǎng)LLSNS功能 5.1 （準(zhǔn)）實(shí)時(shí)雷電顯示 用戶端定時(shí)（最短時(shí)間為5秒）向服務(wù)器要求相關(guān)區(qū)域的雷電數(shù)據(jù)，服務(wù)器按要求的時(shí)間段提取并下發(fā)相關(guān)區(qū)域的雷電數(shù)據(jù)，且不同時(shí)段的雷電信息用不同的顏色區(qū)分。用戶終端僅存放當(dāng)天雷電數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)窗體本地化操作。 5.2 歷史雷電重放 根據(jù)用戶端的查詢請求，服務(wù)器可按區(qū)域和時(shí)間提取雷電數(shù)據(jù)并下發(fā)給用戶工作站（根據(jù)用戶使用等級限定查詢區(qū)城）。雷電數(shù)據(jù)重放功能，可設(shè)定重放速度，實(shí)現(xiàn)對特定時(shí)間段的雷擊動(dòng)態(tài)軌跡進(jìn)行有效地觀察。 5.3 雷擊故障查詢 根據(jù)用戶對特定區(qū)域、線路（或其他目標(biāo)）、線路開關(guān)跳閘時(shí)間等，可查找服務(wù)器數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)，服務(wù)器將查詢結(jié)果下傳給用戶工作站顯示。線路雷擊故障查詢結(jié)果可以生成文本報(bào)告表，查詢結(jié)果的圖形和表格均可打印輸出。 5.4 雷電參數(shù)統(tǒng)計(jì) 提供如下雷電參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析功能：雷電曰、雷電小時(shí)，雷電數(shù)（正、負(fù)極性雷電數(shù)），平均地面落雷密度，最大、最小、平均雷電流幅值等。各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)均可以曲線及棒圖形式顯示并打印，月、年度雷電數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析存檔并可隨機(jī)打印。 5.5 觀測目標(biāo)數(shù)據(jù)庫編輯 電力系統(tǒng)觀測目標(biāo)，一般是指線路（按地區(qū)和電壓等級劃分）、變電站、電廠、微波站、水庫和水壩等。通常是采用移動(dòng)GPS（全球定位系統(tǒng)）在現(xiàn)場測量并獲取它們的座標(biāo)。然后，在SERVER1、2授權(quán)客戶端線路編輯界面文件（ACCESS格式）導(dǎo)入或直接編輯錄入觀測目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，同時(shí)自動(dòng)生成圖形數(shù)據(jù)項(xiàng)（shape column）。京津唐電網(wǎng)LLINS對SERVER1、2客戶端可限制編緝權(quán)限、范圍，支持SERVER1、2的客戶端上載及按權(quán)限下載線路數(shù)據(jù)。 5.6 線路雷擊故障自動(dòng)查詢報(bào)警 兩級服務(wù)器可通過事件觸發(fā)，根據(jù)事故記錄找到相應(yīng)線路名及所屬地區(qū)，再根據(jù)事先設(shè)定的條件（查詢時(shí)間范圍、線路走廊寬度及跳閘和雷擊時(shí)間的吻合程度）進(jìn)行自動(dòng)查詢， 若查詢到符合雷擊條件的線路跳閘事故，即自動(dòng)推出線路雷擊故障查詢結(jié)果畫面，以提示運(yùn)行人員注意。該項(xiàng)功能可人工打開和關(guān)閉。 5.7 圖層數(shù)據(jù)選擇控制 GIS數(shù)據(jù)可按屬性分圖層調(diào)用。有些圖層，如線路桿塔坐標(biāo)、湖泊、水系、縣鎮(zhèn)點(diǎn)位、分界、各級公路等，數(shù)據(jù)量巨大，擠占畫面空間并占用機(jī)時(shí)長。用圖層數(shù)據(jù)選擇控制功能，根據(jù)畫面放大的倍數(shù)有針對性的事先設(shè)定調(diào)用GIS圖層數(shù)據(jù)，亦可隨機(jī)調(diào)用GIS圖層數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)效率提高且畫面清晰明了。 5.8 輔助工具箱 信息自動(dòng)索引（熱激活）：用戶終端能自動(dòng)顯示鼠標(biāo)選定目標(biāo)的信息索引，如：線路名，雷擊點(diǎn)的坐標(biāo)、強(qiáng)度、極性等。 誤差測距：利用測距標(biāo)尺，能自動(dòng)計(jì)算地球表面兩點(diǎn)間和多點(diǎn)折線的距離，方便地標(biāo)定LLSS定位點(diǎn)與雷擊點(diǎn)的測量誤差。 人機(jī)界面良好，畫面可無級放大、縮小、漫游，操作方便；程序運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；基本參數(shù)可調(diào)整。 6、結(jié)束語 京津唐電網(wǎng)雷電定位監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（京津唐LLSNS）自2001年10月投入運(yùn)行以來，經(jīng)兩個(gè)雷雨季的運(yùn)行實(shí)際，京津唐LLSNS在監(jiān)視華北地區(qū)雷電活動(dòng)、查詢電網(wǎng)雷擊故障等方面發(fā)揮了其應(yīng)有的作用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐說明，雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)已是保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，為防雷保護(hù)及電網(wǎng)建設(shè)提供雷電活動(dòng)參考數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段。同時(shí)，說明采用高性能計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的雷電探測和雷電預(yù)警領(lǐng)域的高新技術(shù)，在電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行與管理等方面得到成功的應(yīng)用。對于雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)以及逐步完善系統(tǒng)功能與應(yīng)用，給電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)提出了高新的要求。在生產(chǎn)實(shí)際中，需要逐步摸索、不斷創(chuàng)新和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)為保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行發(fā)揮更大作用。