一大早，國網江蘇蘇州供電公司員工童充來到該公司大樓樓頂，對他牽頭研發的“智能電網動態防雷系統”探測預警裝置開展多頻譜信號測試，并記錄測試數據，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備。近日，憑借著首創的動態防雷技術，童充當選“2022年聯合國可持續發展目標全球先鋒”。
全球首套地區級“智能電網動態防雷系統”測試運行5年來，成功預警并避免了蘇州地區30余起電網事故，挽回經濟損失超1億元。
防不勝防的雷電災害
雷電一旦擊中人或生產設備，就會造成生命和財產的重大損失，因此電網、通信、鐵路、石化等重要行業，都把防雷技術和防雷裝置作為安全防護體系的關鍵環節之一。
童充告訴科技日報記者，傳統防雷技術并不能完全防止雷擊事故的發生。據統計，目前全球電力網絡仍有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導致多米諾骨牌效應，最終造成大范圍電網癱瘓。
目前，傳統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生的強電流引入地下。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，不能安裝其他電子電器設備，這就導致避雷裝置占用了許多土地資源。
為了提前預報雷電，科學家研究出氣象多普勒雷達、大氣電場強度儀等設備，但是受制于客觀條件，這幾種方式也不能精確預報雷電的發生。
可預測雷電并超前預警
“雷電發生時，我們能聽到打雷聲，看到電光閃耀，其實本質上就是放電，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，來精確預測、定位雷電的發生呢?
為此，2005年童充提出動態防雷技術，通過研制高精度雷電探測裝置，搭建智能化防雷系統，預測雷電并超前預警，最大化降低雷電危害。
動態防雷研究涉及氣象、通信、電力等多個領域的知識，在國際上沒有成熟的經驗可借鑒，童充依靠自學補足跨專業知識。為了及時和國外雷電專家交流，童充時常半夜“上線”。經過多年的研究，童充首創了雷電廣譜傳感可視化跟蹤技術、基于雷電跟蹤的電網多維聯合預測技術等，形成了集“跟蹤、預測、控制”于一體的動態防雷技術體系。
“一個雷電打下來就相當于一根巨大的導線在釋放電磁波，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報、定位能力，他通過長期的實踐觀測，不斷提升技術體系的靈敏度和探測效率。
由國網江蘇省電力有限公司立項，童充團隊主導的全球首套地區級“智能電網動態防雷系統”于2017年5月在蘇州研發成功。該系統可探測1萬平方公里內的雷電活動，有效保護范圍達1000平方公里。“我們還在不斷優化系統的預測和控制性能，希望在減少雷電危害方面發揮更大作用。”童充說。
長期以來，傳統防雷領域的國際標準僅由少數發達國家牽頭制訂。2017年，國際防雷科學委員會將動態防雷技術列為戰略研究方向，并于10月發布動態防雷國際標準的制訂規劃。
“標準在人家手里，標準一更新，我們就得花費大量人力、物力、財力去跟隨。只有讓中國主導制定國際標準，才能真正實現防雷技術的全球引領。”童充說。2018年3月，童充積極參與國家電網有限公司主導發起的智能電網動態防雷國際標準制定工作。
2019年10月22日，由童充主導制定的全球首個動態防雷國際標準獲得了國際大電網組織的正式立項。目前，童充團隊研發的動態防雷技術已經在海南、湖南、湖北等地推廣使用，累計獲得國家發明專利20余項。童充主導及參與的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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