不久前，世界首套地區(qū)級(jí)“智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)防雷系統(tǒng)”在國(guó)網(wǎng)江蘇蘇州供電公司成功上線運(yùn)行。作為“國(guó)際人工智能防雷科學(xué)委員會(huì)” 重點(diǎn)示范項(xiàng)目、國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司“十三五” 重點(diǎn)科技項(xiàng)目，本次投運(yùn)的智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)防雷系統(tǒng)是目前世界上覆蓋面積最廣、控制功能最強(qiáng)、性能指標(biāo)最高的“動(dòng)態(tài)防雷系統(tǒng)”。

在全球雷電防護(hù)研究和實(shí)踐領(lǐng)域，該系統(tǒng)首次系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)于未來(lái)氣候變化的智能動(dòng)態(tài)防雷模式，使雷電防護(hù)從傳統(tǒng)的“靜態(tài)被動(dòng)模式”步入“智能動(dòng)態(tài)模式”，在雷電防護(hù)研究和實(shí)踐領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。項(xiàng)目整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程共歷經(jīng)了十二年的理論沉淀和技術(shù)研發(fā)，以“十年磨一劍”形容不為過(guò)。

氣候變化，全球防雷新挑戰(zhàn)

雷電一直是危害電網(wǎng)安全、造成局部或較大范圍停電的重大自然因素。我國(guó)沿海地區(qū)一半以上的電網(wǎng)事故因雷電導(dǎo)致。傳統(tǒng)的防雷模式，如避雷針、避雷線、避雷器、防浪涌設(shè)備等靜態(tài)措施可以使雷害最小化，但難以將其完全消除，這也是電力領(lǐng)域的一個(gè)世界性難題。

近年來(lái)，全球氣候變化明顯，極端天氣增多，雷電活動(dòng)更加頻繁劇烈。據(jù)美國(guó)麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)發(fā)布的研究結(jié)果，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái) 10 ～ 20 年，全球雷暴活動(dòng)將大幅增加。而蘇州地處江蘇南部，區(qū)域內(nèi)水網(wǎng)縱橫，又是每年受臺(tái)風(fēng)影響較頻繁的地區(qū)。統(tǒng)計(jì)顯示，隨著暖濕空氣勢(shì)力逐漸增強(qiáng)，蘇州每年六、七、八月間的雷電天氣逐月增多，又恰與迎峰度夏重疊，在夏日用電高峰期，極易對(duì)電網(wǎng)造成沖擊和波動(dòng)，給蘇州電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大困擾。

勇于開(kāi)拓，潛心探索新模式

目前常規(guī)的防雷模式，是通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)某單個(gè)設(shè)備或部分，來(lái)確保整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，其主要原理是將雷電的破壞性能量導(dǎo)入大地，或提高防護(hù)級(jí)別(絕緣強(qiáng)度)。這種模式主要側(cè)重設(shè)計(jì)安裝階段，保護(hù)目標(biāo)為單個(gè)設(shè)備、部件或設(shè)施，如線路、變壓器、電子設(shè)備、變電站等，采用的是相對(duì)固定的防護(hù)措施，如架空避雷線、避雷針、SPD 防浪涌設(shè)備等。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)分析，單一的雷擊跳閘事故不一定會(huì)造成大范圍的停電，往往是一些其它因素的綜合疊加，例如某一開(kāi)關(guān)的閉鎖，某一繼保裝置的異常，或系統(tǒng)某部分的重載狀態(tài)等造成事故范圍的擴(kuò)大。而由于整個(gè)電網(wǎng)設(shè)備數(shù)以百萬(wàn)計(jì)，在龐大的基數(shù)下，很難保證每個(gè)設(shè)備或原件始終處于最佳狀態(tài)。

雖然雷擊本身不受控，但雷電活動(dòng)可以被監(jiān)測(cè)和跟蹤。雷擊的發(fā)生在時(shí)間和空間上可以通過(guò)雷電探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)判。因此也可以據(jù)此對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整和控制，從而提高電網(wǎng)的整體防雷性能。

早在 2006 年，蘇州供電公司項(xiàng)目組就認(rèn)識(shí)到電網(wǎng)的防雷性能不能僅取決于單個(gè)設(shè)備或部件的防雷性能，并創(chuàng)造性地將“電網(wǎng)控制”引入防雷研究領(lǐng)域，提出了動(dòng)態(tài)防雷的思路。

智能浪潮，動(dòng)態(tài)防雷初出廬

項(xiàng)目組順應(yīng)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)平衡的運(yùn)行本質(zhì)、利用大禹治水“疏而非堵”的控制機(jī)理，正式提出智能電網(wǎng)“動(dòng)態(tài)防雷”的概念。

“動(dòng)態(tài)防雷”是一種系統(tǒng)級(jí)防雷模式。基于實(shí)時(shí)高精度雷電跟蹤及電網(wǎng)全局穩(wěn)定性計(jì)算，強(qiáng)調(diào)在潛在雷害發(fā)生之前，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)調(diào)整及非線性協(xié)調(diào)控制，從而提高電網(wǎng)抵御雷電災(zāi)害的能力，并大幅改善雷電氣候下電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。這類似于“大禹治水”的原理，傳統(tǒng)的電網(wǎng)防雷模式的整體思路相當(dāng)于堵，加強(qiáng)絕緣強(qiáng)度、對(duì)各個(gè)設(shè)備加裝各種防雷設(shè)備。而“動(dòng)態(tài)防雷”模式的思路相當(dāng)于疏，將電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行疏導(dǎo)和優(yōu)化平衡：當(dāng)雷電威脅到某電力線路或者電網(wǎng)的某一部分，就轉(zhuǎn)移該線路或調(diào)整該部分電網(wǎng)的負(fù)荷，優(yōu)化平衡整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)荷分布。當(dāng)雷電威脅解除，則從安全運(yùn)行模式切換回原來(lái)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。

此后，項(xiàng)目組分別在基于動(dòng)態(tài)防雷的智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)拓?fù)湔{(diào)節(jié)技術(shù)、潮流優(yōu)化控制技術(shù)、支撐節(jié)點(diǎn)抗擾動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、基于廣譜微分時(shí)域鑒別的雷電傳感技術(shù)等方面取得了一系列進(jìn)展。系統(tǒng)每一次“進(jìn)階”或看似“微調(diào)”，其實(shí)都是牽一發(fā)而動(dòng)全身的系統(tǒng)工程，核心項(xiàng)目組成員童充曾經(jīng)有過(guò)連續(xù)兩天三夜，接線 800 次，調(diào)端口 900 次，改代碼 1000 次的體驗(yàn)。辛勤的付出取得了豐碩回報(bào)，2016 年 10 月，在葡萄牙第 33 屆國(guó)際防雷大會(huì)(ICLP)上，項(xiàng)目組邀請(qǐng)了來(lái)自全球的八位國(guó)際頂級(jí)科學(xué)家，組織召開(kāi)了項(xiàng)目國(guó)際鑒定會(huì)。最終鑒定結(jié)論為：“達(dá)到世界領(lǐng)先水平”，這在同類項(xiàng)目中尚屬首次。

2017 年 5 月 24 日 18 時(shí) 30 分，當(dāng)蘇州供電公司電力調(diào)度控制大廳大屏幕上顯示出“智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)防雷系統(tǒng)”正式上線運(yùn)行的實(shí)時(shí)圖像時(shí)，正在現(xiàn)場(chǎng)密切監(jiān)控的項(xiàng)目組成員一片歡呼。系統(tǒng)顯示，雷電探測(cè)范圍超 10000 平方公里，有效保護(hù)范圍可達(dá) 1000 平方公里，綜合性能指標(biāo)大幅領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有水準(zhǔn)。系統(tǒng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、蘇州供電公司高級(jí)工程師蔡云峰介紹：“動(dòng)態(tài)防雷系統(tǒng)能夠降低雷電氣候條件下的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，全面應(yīng)用后將大幅度提高電網(wǎng)抵御雷電災(zāi)害的能力，從而提高供電可靠率，預(yù)計(jì)可減少當(dāng)前 80% 由雷電而造成的停電損失。”