基于改进的DBSCAN方法和多项式拟合的雷电短时预测

结合雷电数据自身特征改进DBSCAN方法,提出了一种基于DBSCAN和多项式拟合的雷电预测方法,提高预测的准确性。首先对某一时间段内的雷电数据按密度进行聚类并将每类所有雷电数据的平均坐标作为该类的中心点;然后在下一个时间段使用上一时间段的中心点作为初始选择点进行DBSCAN聚类,重复上述过程直到所有历史数据处理完毕,得到一系列不同时间段不同类别的雷电中心点;最后使用多项式拟合预测接下来的雷电可能发生的中心位置。对雷电监测网提供的雷电数据进行测试,结果表明,在数据充分的情况下,基于DBSCAN方法和多项式拟合的雷电预测准确率较令人满意,实际雷电中心点与预测中心点坐标误差约为0.1(±0.1)。

基于深度学习的输电线路绝缘子缺陷识别

传统的绝缘子缺陷识别为人工识别,效率低下,成本较高。为此,提出一种绝缘子缺陷自动识别方法。首先,采用随机森林分类法进行图像分割,实现绝缘子的目标识别;然后,采用卷积神经网络的方法实现绝缘子正常和缺陷状态的分类;最后,使用Faster R-CNN分类器实现自爆缺陷的定位。以无人机拍摄的大量绝缘子图片作为试验数据进行验证,结果表明,该方法可高效识别出绝缘子缺陷,识别率达到91.0%。研究结果可为输电线路绝缘子缺陷识别提供参考。

雷电参数统计方法

我国雷电参数十分匮乏,传统的雷电参数不能全面地反映全国各个区域的雷电活动特征,但电网雷电监测网(CGLDN)长期积累的海量雷电监测数据已成为雷电参数统计的基础资料。为了正确统计基于雷电定位系统测量数据的雷电参数,在介绍和分析了雷电监测资料的基础上,提出了雷电监测资料统计样本库的概念和处理方法;提出了适用于基于现代雷电自动监测资料的雷电日、地闪密度、地面落雷密度、地闪频数的网格统计法;提出了与传统气象资料的比对研究的方法和条件,推荐了适用于雷电流幅值分布的数学表达式。建立一个科学、规范的分析和统计方法,对我国已经展开的大规模雷电参数及其分布的统计研究具有重要意义。

中国电网雷电定位系统与雷电监测网

雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术领域应用最广泛的雷电监测技术手段。在雷电定位技术及其系统自主研发以及雷电监测网的建设上,中国属起步早、持续性好、已建的监测覆盖区域大、积累监测资料长的雷电监测大国,我国电力系统率先并持续开展了雷电监测,并建有覆盖国土面积大部分的全国雷电监测网。为了总结其经验,全面介绍了我国电网雷电定位系统和雷电监测网的发展概况和现状;详细阐述了我国电网雷电监测技术、水平以及雷电监测网。从雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统计、防雷水平评估和雷电预警5个方面论述了雷电监测网在我国电网中发挥的重要作用,并对今后雷电定位系统和雷电监测网的发展提出了展望。

雷电日统计方法

为更好应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日参数,在比较多年气象雷电资料与自动监测数据异同性基础上,提出了一种新的适用于自动监测数据雷电日参数统计的方法—网格法,它延续了传统雷电日的概念,是人工统计到自动统计的过渡。统计分析福建13 a气象雷电资料和5 a雷电定位系统监测数据的结果表明,网格法划分统计区域详细、合理,其雷电日统计值与传统气象雷电日有可比性。长期气象雷电日资料是选定网格大小的参考标尺,福建取0.15°×0.15°网格统计值为其年平均雷电日,取0.2°×0.2°网格统计值为其最大雷电日。

电网雷电监测数据统计与挖掘分析

电网雷电监测网已积累了大量雷电数据,为研究和获取雷电特征,采用统计分析、数据挖掘并结合近年来大数据分析方法,对2005—2014年10年雷电监测数据进行了分析。分析结果表明：全国10年合计落雷1.28亿次,正极性比率呈现总体上升趋势,平均为7.50%;各区域雷电活动差异较大,总数南方最高,地闪密度华东最高,全国平均地闪密度为1.33次/（km2·a）;雷电流幅值10年分布规律比较接近,累积概率分布拟合曲线a、b值为31.33 k A和2.76,与国际上IEEE和CIGRE推荐取值非常接近。对武汉和杭州两城雷电与降水量相关性分析表明：2者高峰期大体一致,月分布除个别年份外呈现中强相关性;两城雷电正极性比率与降水量相关性一致,除个别年份外呈现弱相关性;平均电流与降水量武汉为弱相关性、杭州除个别年份外也为弱相关性。基于雷电监测数据,融入大气电场、卫星云图、气象雷达数据,采用数据挖掘技术预测雷暴团运动趋势实现雷电预警。具体实例表明,预警提前时间为10～30 min,预警平均空间误差为5～15 km,预警有效率达75%～85%。

1000kV线路走廊的雷电参数及易闪线段分析

为配合1000kV交流特高压试验示范工程线路防雷设计，采用一种全新的统计方法一线路走廊网格法，按0．2°×0．2°网格从北向南划分该工程线路走廊为#0～#28的连续统计段，用山西、河南和湖北电网雷电定位系统2002～2005年地闪主放电资料，统计研究特高压线路沿线走廊的雷电活动特征，得出了沿线走廊每个统计段的雷电参数（雷电日Td、地闪密度Ng、地面落雷密度γ和雷电流幅值累积概率分布）并用新的雷电参数校核特高压线路绕击闪络率计算值，找出其易受雷击并发生闪络的薄弱线段，即“易闪段”，供该示范工程设计和运行参考。

架空输电线路雷击闪络预警方法

现有架空输电线路雷电预警方法一般都是针对一定区域是否发生雷电而进行预警或预报的,无法对雷击输电线路造成的闪络风险进行预警。为此,提出了一种架空输电线路雷击闪络预警方法,具体实施步骤为:结合雷电监测网和气象卫星云图实时监测信息确定雷暴云位置及运动趋势,以大气电场仪探测到的雷暴云与被保护输电线路之间的距离为依据,通过实时查询雷电监测网雷电信息,分级启动输电线路雷电预警、输电线路雷击预警和输电线路雷击闪络预警,按照时间间隔给出线路雷击闪络预警等级和预警程度直至预警解除。通过220kV线路实例详细阐述了预警流程和结果。该方法在提高预警准确性及空间准确度上考虑更为细致,增强了预警信息的可操作性,具有实际工程应用价值。

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。

浙江省地闪密度图的绘制方法及其有效性验证

为绘制、研究浙江省地闪密度分布图,选取浙江省雷电定位系统积累的2004～2006年雷电定位系统监测数据为研究样本,提出了利用海量雷电自动监测数据绘制出高分辨率地闪密度图的方法—网格法;依据网格的地闪密度值采用自然分割法将全省区域划分为5级雷区,最终形成了浙江省1km分辨率5级分色地闪密度图。通过分析浙江省地形情况,得出了地闪密度空间分布与地形季风相关性较强的结论;通过分析2004～2006年浙江电网雷击故障点与各级雷区的位置相关性,得出了故障次数与雷区等级正相关的结论,从而验证了地闪密度图的有效性。

高速铁路牵引网雷害风险评估方法

雷电灾害已成为威胁高速铁路运行安全的重要因素,建立科学、系统、规范的高铁牵引网雷电风险评估系统,合理有效地指导高铁牵引网的防雷设计、运行和改造,具有十分重要的必要性和紧迫性。为此基于风险管理的概念提出了高速铁路牵引网雷电风险评估方法,讨论了牵引网雷击损害风险源获取方法、牵引网雷击损害类型,提出了不同落点、不同雷电流雷击损害概率的计算方法和流程。提出采用雷击跳闸率作为表征雷害风险的指标,其数值等于风险源数量与雷击损害概率的乘积。通过设定风险评估等级划分标准,实现了雷害风险等级评估,并建立了全参数、全路段雷害风险量化评估流程。京沪高铁评估结果表明:2005—2013年沿线风险源特征具有明显差异性,各段地闪密度最大值约为最小值的6倍,从北往南雷电流幅值累积概率50%电流值从36.5 k A逐渐减小为22.1 k A;2005—2013年京沪高铁全线126网格段中A、B、C、D风险等级的网格段数量分别为24、38、45、19,20%网格段处在低雷害风险,15%网格段处在强雷害风险。所提出的方法可有效确定牵引网雷害风险水平和风险等级分布,发现雷害风险严重区段,为高速铁路牵引网防雷优化设计和运维检修管理提供更加科学准确的参考依据。

基于气象参数的输电线路电气可靠性实时评估与预警系统设计与研发

输电线路的运行状态与所处的气象环境密切相关,为进一步提升输电线路自然灾害风险的在线管控能力,研发了一套基于气象参数的输电线路电气可靠性实时评估与预警系统。依据传统的输电线路覆冰增长、动态积污、雷暴预测以及风偏角计算模型,从气象部门引入定制化的实况监测、数值预报等气象参数,采用World Wind三维地理信息框架和Web Service接口服务技术,实现输电线路冰闪、污闪、雷击以及风偏闪络风险的评估与预警。该系统已针对部分线路线开展了试点应用,输出的评估与预警结果与实际运行情况基本吻合,对于实时掌握线路运行环境以及在灾害来临前采取紧急应对措施具有十分重要的意义。

1000kV皖电东送输变电工程沿线的雷电分布特征

为了充分了解和掌握1000 kV东线工程—安徽至上海输变电工程沿线走廊雷电分布特征及雷电参数,满足线路防雷设计和今后运行需要,采用网格法对安徽、江苏、浙江和上海电网雷电定位系统2005～2008年地闪主放电资料进行统计分析,绘制了东线工程穿越的4省市的雷区分布图,标出了多雷区。进而以东线线路走廊为对象,将全线按0.1°×0.1°分成63个统计段,采用线路走廊网格法统计分析了沿线每段的地闪密度Ng、雷电日Td和线路走廊雷电流幅值分布特征,结果表明东线特高压沿线地闪密度均大于现行行标推荐值。用统计值对该特高压线路绕击闪络率进行了校核计算,找出了易受雷击并可能发生闪络的易闪段,#1段及位于皖南山区和浙北西部的#27～#51段为全线易击段,#1,#27～#30、#43～#50为易闪段,在实际地形下部分区段利用行标参数得到的绕击闪络率偏小。研究结果已被1000 kV皖电东送输变电工程差异化防雷设计所采用。

海量雷电监测数据云计算应用技术

介绍了雷电定位系统的结构和运行现状,对雷电监测数据量及其计算量特点进行了分析。针对中国电网雷电定位系统长期监测到的海量数据,提出应用云计算技术满足海量雷电数据的可靠存取及高性能计算,实现雷电应用系统的稳定性、扩展性以及应用方式的多样化。通过对比分析对云计算技术进行选型,提出了基于云计算的雷电信息系统的体系结构,最后给出了初步的设计方案。

基于STM32的雷电预警装置的设计与实现

随着智能电网的提出,雷电预警在电力系统有着迫切的需求。针对目前国内外的现状,研制出一种新型的场磨式电场仪,该装置在探头的传感器方面作了改进,特别是在同步信号的获取方面作了相应的简化。在电机控制方面采用PWM技术,同时引入了PID算法,确保了电机的恒速运转,从而提高了电场仪测量值的线性度。设备具有GPS授时功能,为雷电预警系统提供了统一准确的时标,方便了数据处理和分析。根据实际现场的应用数据分析,达到了预期的效果。

地形因素对雷电定位的影响与分析

针对目前我国电力系统的雷电探测定位系统采用基于VLF-LF雷电探测器接收雷电波地波及实际计算模型中采用真空雷电波波速的精度问题,研究和改正了雷电定位计算中由于地形因素引起的雷电波传播距离误差,并对雷电波传播速度进行了分析、比较和探讨。通过实例计算表明,提出的距离改正计算及雷电波波速的取值大大提高了雷电定位计算精度。

基于COM+技术的分布式雷电信息系统模型

为解决电力企业在雷电定位系统应用中出现的海量信息处理、传输网络复杂及可靠性高的要求 ,提出了分层次的分布式雷电信息系统模型 ,该系统采用 COM+技术、数据库技术、网络技术和 GIS技术 ,利用雷电定位系统和雷电信息处理系统可实现实时动态雷电信息和雷电分析。通过COM组件的开发与应用 ,解决了大型复杂软件系统开发中的团队协作。

基于ZigBee的电场仪选址系统的设计与开发

随着智能电网和小尺度雷电预警技术在电力系统的推广和应用,如何在工程实施时选择合适的安装点是迫切需要解决的问题。为了提高现场电场仪选址的有效性,设计与开发了一种主要由探头传感及支撑部分(终端节点)和无线手持终端设备(协调器)两部分组成的便携式电场仪选址系统。本系统终端节点的探头传感部分包括电场探测功能、供电功能、短距离无线收发功能,其支撑部分采用具有多级收缩功能的支撑架,便于携带和安装;手持终端(协调器)采用无线短距离的ZigBee通信技术进行现场测量数据的传输,并在终端设备存储及图形显示电场数据。本系统可以同时接收同一区域的两个监测点的电场测量数据,通过两监测点的数据拟合对比来获得现场环境系数,为提高雷电预警系统的准确率有很大的意义。

雷电系统采集数据远程传输的多途径实现

介绍了雷电定位监测系统中采集数据所使用的音频调制、电力系统网络、Internet网络、卫星通信等传输模式的传输流程、特点及选用原则,说明了各数据传输模式所采用的通信协议及其在全国电力系统雷电定位监测系统的实际运用情况。通过多途径实现系统按需选点布站,提高了系统的覆盖范围、定位准确度与探测有效率。

三峡近区电网防雷综合治理研究及效果评估

为根治三峡近区电网近年来雷击跳闸频繁的问题,在分析三峡近区输电线路雷击故障特点及原因后,评估主要防雷措施的技术特点,结合三峡近区15条输电线路运行状况、地理环境和雷电活动的差异性规律,研究制定了有针对性的差异化防雷综合治理方案并进行效果评估和跟踪考察。统计数据表明,防雷综合治理取得了显著的效果。