GB/T 38121-2019 雷电防护 雷暴预警系统

ICS91.120.40

M04

中华人民共和国国家标准

/—/:

GBT381212019IEC627932016

雷电防护雷暴预警系统

—

ProtectionaainstlihtninThunderstormwarninsstems

ggggy

(:,)

IEC627932016IDT

2019-10-17发布2020-05-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—/:

GBT381212019IEC627932016

目次

前言…………………………Ⅰ

引言…………………………Ⅱ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

、………………………

3术语和定义缩略语2

4雷暴阶段以及用于预警的可探测现象…………………5

5雷暴探测仪分类及其性能………………5

6警报方法…………………7

7安装和维护………………10

8警报评估…………………10

9雷暴预警系统应用指导…………………12

()……………………

附录资料性附录雷电现象概述

A15

()……………………

附录资料性附录雷暴探测技术

B18

()…………

附录资料性附录雷暴预警系统应用示例

C21

()……………………

附录资料性附录可推荐采取的预防措施目录

D25

()………………

附录资料性附录风电场的雷暴预警系统评估示例

E27

()……………

附录资料性附录如何测试雷暴探测仪

F29

参考文献……………………34

/—/:

GBT381212019IEC627932016

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准使用翻译法等同采用:《雷电防护雷暴预警系统》。

IEC627932016

与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:

———/()[()]

所有部分雷电防护所有部分

GBT21714IEC62305

本标准做了下列编辑性修改:

———、;

补充了附录附录在正文中提及的位置

AF

———“”“”,;

将中的见第章修改为见第章原文的文字内容表达与第章明显不符

6.2.1797

———,。

对图E.1增加了注释更方便理解和应用

。。

本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

本标准由全国雷电防护标准化技术委员会(/)提出并归口。

SACTC258

:、、

本标准起草单位重庆市气象局国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司合肥航太电物理技

、、、、

术有限公司广东华信智能交通科技有限公司陆军工程大学野战工程学院深圳柯尔文科技有限公司

、、、

四川中光防雷科技股份有限公司福建省气象灾害防御技术中心武汉大学电气与自动化学院安徽省

、、、

气象灾害防御技术中心江西省气象服务中心北京雷电防护装置测试中心上海晨辉科技股份有限公

、。

司中国标准化协会

:、、、、、、、、、、

本标准主要起草人覃彬全李良福谷山强郭钧天段泽民丁海芳姚喜梅马立邱实余蜀豫

、、、、、、、、、、、、。

杨国华曾金全李涵程向阳余建华马攀李哲张建培高武龙张利华吴海荣王天弈郝胤博

Ⅰ

/—/:

GBT381212019IEC627932016

引言

,,。

自然界中的大气电活动特别是地闪对人类的生命和财产构成了极大威胁因雷击直接或间接导

致的人员伤亡事件每年都有发生。

雷电:

———、,;

可影响大规模的体育文化和政治活动必要时需暂停活动和疏散人员

———,;

可影响工业活动如因雷击断电而导致生产流程意外中断

———,、;

可中断各类交通运输如人们的日常出行能源与信息的传输等

———、,;

可随着工业运输和通信行业对雷电敏感型电子元件的广泛使用导致雷击事故数逐年攀升

———,:、、;

可对存在环境风险的作业构成威胁例如敏感易燃易爆或化学物品的作业

———可引发火灾。

,。

在过去的几十年里包含实时监测自然界中的大气电活动和雷电的技术系统取得了显著的发展

、,

这些技术系统可以实时提供高质量有价值的雷暴发生信息为人们利用这些信息开展各种应用提供极

为重要的参考。

,,

虽然这些信息允许用户提前采取应急措施但根据相关规定基于监测信息采取的预防措施由用户

,。

自身承担责任这些措施是否有效很大程度上取决于风险的大小以及措施本身本标准给出了可能的

预防性措施清单。

,。,

与许多自然现象一样雷电和雷暴具有统计学上的不确定性因此目前尚不能精确获得未来雷电

发生的时间和地点信息。

其他雷电防护标准未涉及雷暴预警系统的使用。

Ⅱ

/—/:

GBT381212019IEC627932016

雷电防护雷暴预警系统

1范围

,/,

本标准描述了雷暴预警系统的特点以及对雷电实时数据和或风暴起电数据的有效性评估方法

为采取雷电灾害预防措施提供参考。

、

本标准规定了用于准确采集雷电相关参数数据实时提供雷电移动路径与范围等信息的传感器及

。。

网络的基本要求本标准描述了上述传感器及网络获取的预警和历史数据的应用方法

(),

本标准适用于雷暴预警系统提供实时信息的系统或设备收集的大气电活动信息以便确定合理

的预防措施。

本标准包括:

———迄今雷电及风暴起电风险预警系统的一般性描述;

———雷暴探测装置分类与性能;

———警报方法指南;

———雷暴信息有用性的判断步骤;

———一些可能的预防措施实例。

以下情况不属于本标准的范围:

)雷电防护装置,系列标准规定的这类装置;

aIEC62305

)、、;

b雨冰雹风等伴随雷暴的相关现象

)卫星和雷达的雷暴探测技术。

c

,:

本标准可能适用情况包含但不限于

———、、、、、

在户外开阔场地进行维修劳作运动比赛农活钓鱼等活动的人员或其他大量人员聚集的

情形;

———、、;

风电场大型太阳能发电系统电力线路

———职业健康和安全预防;

———,、、;

敏感设备如计算机系统应急系统报警器和安全设备

———生产经营过程;

———(、、)、;

危险物品如易燃放射性有毒或爆炸性物品的储存加工及运输

———,;

静电放电特别危险的环境或作业例如航天器和飞行器操作

———,,、,;

连续性非常重要的公共服务例如电信业能源的产生输送和分配医疗服务以及急救服务

———:、、、;

基础设施港口机场铁路高速公路及索道

———:、;

民防环境森林火灾滑坡及洪水

———,。

大范围的网络也可受益于雷暴早期探测例如输电网和通信网

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

()()

所有部分雷电防护

IEC62305Protectionaainstlihtnin

ggg

1

/—/:

GBT381212019IEC627932016

、

3术语和定义缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

警报alarm

目标区域或目标周边区域可能遭受雷暴和伴随的雷电相关事件影响的信息。

3.1.2

地闪;

cloud-to-roundlihtninCG

ggg

雷暴云与大地之间的放电现象。

3.1.3

覆盖区域;

coveraeareaCA

g

/。

一个给定的预警设备具有足够高探测效率和或精度的区域

3.1.4

探测效率;

detectionefficiencDE

y

()。

一个传感器或网络探测和定位到的地闪闪电或雷击占实际发生的地闪总数的百分比

:,()()。

注由于地闪通常包含多个雷击闪电探测效率DE与雷击探测效率DE有所区别因为一旦探测到至少一次

fs

(),,。

雷击首次或后续雷击则报告探测到闪电一次因此DE通常大于或等于DE

fs

3.1.5

驻留时间;

dwelltimeDT

,。

不符合预警判据后警报持续的时间

3.1.6

有效警报;

effectivealarmEA

,。

在警报持续期目标周边区域内有雷电相关事件发生的警报

3.1.7

警报持续时间;

timetoclearTTC

监测区域最后一次雷电相关事件发生与发出警报之间的时间间隔。

3.1.8

漏报;

failuretowarnFTW

,。

目标周边区域发生了雷电相关事件但并未发出警报

3.1.9

漏报率;

failuretowarnratioFTWR

漏报次数和影响周边区域雷电相关事件总数的比率。

3.1.10

虚报;

falsealarmFA

,。

系统发出警报但目标及其周边区域并未发生雷电相关事件

3.1.11

虚报率;

falsealarmratioFAR

虚报占所有警报数的比率。

3.1.12

大气场强仪;

fieldstrenthmeterFSM

g

()。

用于持续监测与雷暴有关的大气静电场的仪器如场磨式大气电场仪

2

/—/:

GBT381212019IEC627932016

3.1.13

云闪;

cloudlihtninIC

gg

、。

发生在雷暴云内云间或雷暴云与其上空高层大气之间的非对地放电现象雷暴云周围大气的非

对地现象。

3.1.14

提前时间;

leadtimeLT

警报开始与目标区域首次发生雷电相关事件的时间间隔。

3.1.15

闪电lihtninflash

gg

大气中发生一次或以上闪击的放电现象。

:、、。

注放电现象可发生在云内云对云云对其上空高层大气以及云对地之间

3.1.16

雷电相关事件;

lihtninrelatedeventLRE

gg

雷电击中被保护的建筑物或建筑物附近或与建筑相连的线路及线路附近的事件。

3.1.17

雷击lihtninstroke

gg

一次地闪中的单次放电。

3.1.18

定位精度;

locationaccuracLA

y

实际雷击位置与雷电定位系统确定的雷击位置之间距离。

3.1.19

监测区域;

monitorinareaMA

g

,。

能监测到雷电活动的地理区域以便对目标区域进行有效预警

3.1.20

物理损害hsicaldamae

pyg

、、()。

由于雷电的机械热化学或爆炸等效应对建筑物或其内存物所造成的损害

3.1.21

预防措施reventiveactions

p

根据预防信息并基于应急预案规定而采取的临时性防护措施。

3.1.22

雷击点ointofstrike

p

(、、、)。

雷电击中大地或突出物体如建筑物雷电防护装置线路树等的点

:。

注一次地闪可以有不止一个雷击点

3.1.23

周边区域;

surroundinareaSA

g

、。

环绕并包围目标区域且存在雷电相关事件引发潜在危险的地理区域

:。,

注任何在周边区域发生的雷电相关事件均具有潜在危险当评估一个雷暴预警系统时该区域用于确定虚报率

和其他性能参数。

3.1.24

目标区域;

taretareaTA

g

,。

需要进行预警的地理区域以便该区域发生雷电相关事件前帮助决策并采取预防措施

3.1.25

雷暴thunderstorm

、。

由大气活动产生的伴随有电闪雷鸣的局地风暴

3

/—/:

GBT381212019IEC627932016

3.1.26

雷暴探测仪thunderstormdetector

能评价与雷暴电特性相关的一个或多个参数的设备。

:。

注雷暴探测仪可由单个探测传感器或一个连接多个探测传感器的网络组成

3.1.27

雷暴预警系统;

thunderstormwarninsstemTWS

gy

,,

含有雷暴探测仪的系统该系统能监控监测区域的雷暴活动并能通过处理所得数据对特定目标区

()。

域发出有效雷电警报预警

:“”。

注部分国家将雷暴预警系统称为雷电预警系统

3.1.28

总警报持续时间;

totalalarmdurationTAD

从警报触发到结束的时间。

3.1.29

发出警报百分比;

ercentaeofalarmsdeliveredPOD

pgx

提前时间大于或等于分钟发出警报的百分比。

x

注:指提前或以上时间发出警报的百分比。

POD1010min

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

:()

CA覆盖区域coveraearea

g

:()

CG地闪cloudtoround

g

:()

DC直流directcurrent

:()

DE探测效率detectionefficienc

y

:()

DT驻留时间dwelltime

:()

EA有效警报effectivealarm

:()

EMC电磁兼容electromaneticcomatibilit

gpy

:()

EMI电磁干扰electromaneticinterference

g

:()

FA虚报falsealarm

:()

FAR虚报率falsealarmratio

:()

FSM大气电场仪fieldstrenthmeter

g

:()

FTW漏报failuretowarn

:()

FTWR漏报率failuretowarnratio

:()

HV高压hihvoltae

gg

:(,)

IC云闪intercloudintracloudorcloudtoairdischares

g

:()

IP防护指数indexofrotection

p

:()

LA定位精度locationaccurac

y

:()

LF低频lowfreuencies

q

:()

LLS雷电定位系统lihtninlocationsstem

ggy

:()

LPS雷电防护装置lihtninrotectivesstem

ggpy

:()

LT提前时间leadtime

:()

LRE雷电相关事件lihtninrelatedevent

gg

:()

MA监测区域monitorinarea

g

:()

MCS中尺度对流系统mesoscaleconvectivesstems

y

:()

MDF磁定向法maneticdurationfinder

g

4

/—/:

GBT381212019IEC627932016

:()

OI光学成像oticalimain

pgg

:()

POD发出警报百分比ercentaeofalarmsdelivered

xpg

:()

RFI射频干涉法radiofreuencinterferometr

qyy

:()

RFM射频信号强度测量法RFsinalstrenthmeasurement

gg

:()

RF射频法radiofreuenc

qy

:()

SA周边区域surroundinarea

g

:目标区域()

TAtaretarea

g

:()

TAD总警报持续时间totalalarmduration

:()

TOA到达时间timeofarrival

:()

TTC警报持续时间timetoclear

:()

TWS雷暴预警系统thunderstormwarninsstem

gy

:()

UV紫外线ultraviolet

:()

VHF甚高频verhihfreuencies

ygq

:()

VLF甚低频verlowfreuencies

yq

4雷暴阶段以及用于预警的可探测现象

4.1一般规定

(),:

根据可探测到的现象参见附录A雷暴的生命周期包括四个不同阶段

)初始阶段;

a

)成长阶段;

b

)成熟阶段;

c

)消散阶段。

d

———()

4.2阶段1初始阶段积云期

,。,

在本阶段云通过其内部电荷的分离起电电荷分布在云内不同区域并产生一个在地面上可测量

。。

的静电场通常该静电场被认为是一次雷暴发生前第一个可探测的现象

:,。

注静电场可产生潜在的危险比如在没有雷电活动的情况下依旧可发生静电放电

4.3阶段2———成长阶段

,,()()。

本阶段有时也称为发展阶段特征是发生首次云闪IC或地闪CG在云内电荷区域发展到一

,。,。

定程度后出现首次云闪然而在某些情况下首次云闪与首次地闪之间并无明显时间延迟

:。/。

注云闪通常代表了由雷暴产生的全部雷电活动中的大多数观测到不同雷暴过程比例的变化较大

ICCG

4.4阶段3———成熟阶段

本阶段的特征是地闪和云闪均有发生。

4.5阶段4———消散阶段

,。

本阶段的特征是云闪和地闪发生率均开始衰减且大气静电场降低至晴天时的水平

5雷暴探测仪分类及其性能

,,

由于便携式设备的传感器未固定对其的校准和测试可能不足以提供有效的预警故便携式设备不

在本标准的范围内。

5

/—/:

GBT381212019IEC627932016

,。

雷暴探测仪应根据其可探测的雷暴阶段进行分类雷暴的阶段由该阶段可探测到的雷暴现象确定

,。

尽管如此一个雷暴探测仪可以探测一种或几种雷暴现象

,。

一般有几种途径可以评判雷暴探测仪探测雷暴尤其是雷击的方法一种是查看探测仪能够探测

;;

的雷暴阶段另一种是比较雷击电磁辐射的频段和传感器可探测的电磁频段第三种是查看传感器探测

雷击并计算其位置的技术。

雷暴或雷击探测仪分类如下:

———:;

类探测雷暴阶段到阶段的整个生命周期

A14

———:;

类探测雷暴阶段到阶段的云闪及地闪

B24

———:;

类仅探测雷暴阶段到阶段的地闪

C34

———:,。

类探测雷暴阶段的地闪以及其他电磁源其探测效率非常低

D3

。。

附录给出了这几种类型的详细解释分类方法与系统的效率无关

B

雷电探测中使用的频率范围如下:

———:;

DC静电场和准静电场

———:();

VLF甚低频3kHz~30kHz

———:();

LF低频30kHz~300kHz

———:()。

VHF甚高频30MHz~300MHz

,:

所有这些现象均通过不同的传感器和定位技术进行测量这些传感器和定位技术区分如下

———:;

MDF磁定向法

———:;

TOA到达时间法

———:;

RFI射频干涉法

———:;

FSM大气电场仪

———:。

RF射频法

上述技术清单并不完全