一大早，國網(wǎng)江蘇蘇州供電公司員工童充來到該公司大樓樓頂，對他牽頭研發(fā)的“智能電網(wǎng)動態(tài)防雷系統(tǒng)”探測預(yù)警裝置開展多頻譜信號測試，并記錄測試數(shù)據(jù)，為即將開展的第二代高精度雷電傳感器改造升級工程做準(zhǔn)備。近日，憑借著首創(chuàng)的動態(tài)防雷技術(shù)，童充當(dāng)選“2022年聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)全球先鋒”。

全球首套地區(qū)級“智能電網(wǎng)動態(tài)防雷系統(tǒng)”測試運(yùn)行5年來，成功預(yù)警并避免了蘇州地區(qū)30余起電網(wǎng)事故，挽回經(jīng)濟(jì)損失超1億元。

防不勝防的雷電災(zāi)害

雷電一旦擊中人或生產(chǎn)設(shè)備，就會造成生命和財產(chǎn)的重大損失，因此電網(wǎng)、通信、鐵路、石化等重要行業(yè)，都把防雷技術(shù)和防雷裝置作為安全防護(hù)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

童充告訴科技日報記者，傳統(tǒng)防雷技術(shù)并不能完全防止雷擊事故的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，目前全球電力網(wǎng)絡(luò)仍有50%以上的故障是雷電造成的，2019年8月英國大停電事故就是因雷擊觸發(fā)導(dǎo)致多米諾骨牌效應(yīng)，最終造成大范圍電網(wǎng)癱瘓。

目前，傳統(tǒng)的防雷裝置主要是各類避雷針、避雷器等，其主要原理就是把雷電產(chǎn)生的強(qiáng)電流引入地下。為了保證防雷效果，避雷裝置安裝得越來越密集。同時，在避雷裝置的安全半徑范圍內(nèi)，不能安裝其他電子電器設(shè)備，這就導(dǎo)致避雷裝置占用了許多土地資源。

為了提前預(yù)報雷電，科學(xué)家研究出氣象多普勒雷達(dá)、大氣電場強(qiáng)度儀等設(shè)備，但是受制于客觀條件，這幾種方式也不能精確預(yù)報雷電的發(fā)生。

可預(yù)測雷電并超前預(yù)警

“雷電發(fā)生時，我們能聽到打雷聲，看到電光閃耀，其實(shí)本質(zhì)上就是放電，不論是云間放電還是云地放電，都會向外輻射電磁波。”童充由此想到，能否通過探測空間電磁波，來精確預(yù)測、定位雷電的發(fā)生呢?

為此，2005年童充提出動態(tài)防雷技術(shù)，通過研制高精度雷電探測裝置，搭建智能化防雷系統(tǒng)，預(yù)測雷電并超前預(yù)警，最大化降低雷電危害。

動態(tài)防雷研究涉及氣象、通信、電力等多個領(lǐng)域的知識，在國際上沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒，童充依靠自學(xué)補(bǔ)足跨專業(yè)知識。為了及時和國外雷電專家交流，童充時常半夜“上線”。經(jīng)過多年的研究，童充首創(chuàng)了雷電廣譜傳感可視化跟蹤技術(shù)、基于雷電跟蹤的電網(wǎng)多維聯(lián)合預(yù)測技術(shù)等，形成了集“跟蹤、預(yù)測、控制”于一體的動態(tài)防雷技術(shù)體系。

“一個雷電打下來就相當(dāng)于一根巨大的導(dǎo)線在釋放電磁波，但是不同的雷電釋放的電磁波頻段不完全相同，有高頻、低頻和甚低頻，距離雷電幾百公里到上千公里的地方都可以探測到。”童充介紹說，為了提高對雷電的精確預(yù)報、定位能力，他通過長期的實(shí)踐觀測，不斷提升技術(shù)體系的靈敏度和探測效率。

由國網(wǎng)江蘇省電力有限公司立項，童充團(tuán)隊主導(dǎo)的全球首套地區(qū)級“智能電網(wǎng)動態(tài)防雷系統(tǒng)”于2017年5月在蘇州研發(fā)成功。該系統(tǒng)可探測1萬平方公里內(nèi)的雷電活動，有效保護(hù)范圍達(dá)1000平方公里。“我們還在不斷優(yōu)化系統(tǒng)的預(yù)測和控制性能，希望在減少雷電危害方面發(fā)揮更大作用。”童充說。

長期以來，傳統(tǒng)防雷領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)僅由少數(shù)發(fā)達(dá)國家牽頭制訂。2017年，國際防雷科學(xué)委員會將動態(tài)防雷技術(shù)列為戰(zhàn)略研究方向，并于10月發(fā)布動態(tài)防雷國際標(biāo)準(zhǔn)的制訂規(guī)劃。

“標(biāo)準(zhǔn)在人家手里，標(biāo)準(zhǔn)一更新，我們就得花費(fèi)大量人力、物力、財力去跟隨。只有讓中國主導(dǎo)制定國際標(biāo)準(zhǔn)，才能真正實(shí)現(xiàn)防雷技術(shù)的全球引領(lǐng)。”童充說。2018年3月，童充積極參與國家電網(wǎng)有限公司主導(dǎo)發(fā)起的智能電網(wǎng)動態(tài)防雷國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

2019年10月22日，由童充主導(dǎo)制定的全球首個動態(tài)防雷國際標(biāo)準(zhǔn)獲得了國際大電網(wǎng)組織的正式立項。目前，童充團(tuán)隊研發(fā)的動態(tài)防雷技術(shù)已經(jīng)在海南、湖南、湖北等地推廣使用，累計獲得國家發(fā)明專利20余項。童充主導(dǎo)及參與的10余項省部級及以上科技項目，多次獲得國家級、省部級以上科研獎項。

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