基于背景噪声有效值概率分布区间的强震台站监测能力分析

本文以珠江三角洲地震监测和预警系统粤东密集台网的强震日常记录数据为基础,利用强震台站背景噪声有效值密度函数,研究强震动台站背景噪声频谱的统计规律,建立强震台站背景噪声有效值平均模型、最小模型以及噪声有效值概率分布区间,通过利用强震台站背景噪声有效值概率分布区间与区域地震事件的频率-加速度幅值分布曲线互比的强震台站监测能力分析方法,得到了不同台站每日背景噪声加速度有效值,并估算了强震台站记录不同震级区域地震事件的概率,来评价台站的监测能力。强震台站背景噪声有效值概率分布区间分析方法是背景噪声有效值概率密度分布分析的延伸和拓展,有助于工程地震学中频率域去噪低端截止频率的讨论。由于仪器自噪声和环境噪声的相互作用不同而导致台站的噪声下限不同,强震台站背景噪声最小模型可以作为该台最优监测能力的估计,是强震仪及观测环境的综合指标。

基于风力预测的输电线路风偏放电预警

为提高对强对流环境下输电线路风险的预警精度,研究了输电线路风偏放电预警方法。首先,基于气象雷达的历史监测数据,构建双层串联SVM分类器,生成强对流风力预测模型。其次,构建输电线路风偏几何模型,分析非水平风对输电线路的影响,推导临界状态下风偏角和风偏风速的计算公式。最后,采用广义极值分布函数计算输电线路风偏放电概率,发布风偏放电风险预警等级。结果表明,基于气象雷达数据和强对流风力预测的输电线路风偏放电预警方法有效、可靠,可为强对流天气下的输电线路维护、电网运行、防灾管理提供决策参考。

毫米波云雷达在高影响天气中的预警应用

为提高城市高影响天气的精细化预报预警水平,利用雄安新区2020年1月—2023年12月容城气象站Ka波段毫米波云雷达反射率因子、径向速度等7种产品及地面气象资料和天气学、雷达回波图像形态分析等方法对雄安新区暴雨、大风、雾、霾及沙尘等高影响天气进行分析。结果表明:1)云雷达对含降水的高影响天气云体探测结构清晰、垂直分布特征直观。当春、夏、秋季回波强度≥21 d BZ(冬季≥15 d BZ)、伸展高度≥5 km(冬季≥2 km)的云体出现,且云体最低高度达150 m时,可看作地面降水将出现的特征指标,时间提前量平均达20 min左右,当回波强度减弱、云底高度抬升,降水趋于结束;各级降水中,暴雨的强回波伸展高度、云水含量等最大。2)当回波顶伸展高度达8 km之上而后快速下落至云顶高度≤2 km时,地面易出现8级以上大风,降水伴大风的回波特点为强回波区中形成明显的U或V型缺口,缺口区最大径向速度达12.5 m·s^(-1)左右。3)云雷达反演滴谱数据产品可较好反映各级降水的粒子分布特征;垂直积分液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water,VIL)对降水伴大风有预警指示意义,提前量0~30 min或以上。4)非含降水的高影响天气(雾、霾、沙尘等),云雷达回波强度等整体偏弱,各天气现象之间界限不清晰,但与降水天气发生转换时云雷达能快速、清晰地探测出降水云体,有利于提升降水的精细预报预警能力。

500kV超高压输电线路风偏故障的预防举措探寻

风偏故障是威胁500kV超高压输电线路安全稳定运行的主要因素之一。文章从气象监测预警、线路设计优化、精益运维管理、防风技术研究4方面,提出了加强气象监测预警体系建设、优化线路走廊选择和杆塔绝缘子设计、开展隐患排查治理和智能监测、创新风偏故障预警和机理研究等一系列预防风偏故障的措施,并强调了加强同行业交流学习的重要性,以期全面提升输电线路抵御风偏故障的能力,为保障电网安全运行提供有力支撑。

矿井智能通风理论与技术研究进展

矿井智能通风是我国矿山智能化建设的安全保障。为实现矿井通风智能化,基于“平战结合”原则提出了井下通风人-机-环综合信息流智能感知与交互控制的理念。并从矿井智能通风理论及架构、矿井智能通风精准监测预警、矿井通风网络实时解算、矿井通风故障诊断与智能决策等4个方面论述了矿井智能通风系统平台架构,通风参数精准监测新型传感器研制与布置策略优化,通风参数信息流处理方法,风网解算方法,矿井气候与通风网络耦合解算,风网解算响应与控风决策,矿井通风故障源和故障原因诊断,智能通风灾变决策关键模型等基础理论与核心技术研究进展;同时提出了全断面风量直测新方法,消除井巷断面风速分布不均导致的点风速测风误差;发展了热湿耦合的风阻自适应调节风网实时解算模型,提高了风网实时解算精度与智能通风日常运行的稳定性;建立了基于全尺寸灾变试验数据的场-区-网耦合数值解算方法,构建了煤与瓦斯突出、火灾与瓦斯爆炸的灾变演化模型,突破了矿井智能通风系统的灾变自主决策与控制的方法瓶颈;结合矿井智能通风实施案例,详细阐述了矿井智能通风在精准测风、通风设施与装备联动控制、智能防火防尘等方面的现场实施与运行过程,指出了矿井智能通风建设存在的问题与发展趋势。

风电场主设备预警诊断系统设计与开发

针对风电场环境恶劣,设备故障早期监测难且机组故障率高的问题,提出一种基于多参量建模与振动信号频谱分析的风电场主设备预警诊断方法。首先,采集风电场在线监测系统、点巡检系统、监控系统及其他系统中的结构化和非结构化数据,并根据设备特点和应用系统要求,对多源数据进行预处理和有效融合;然后,基于多参量建立预警模型,并通过预警模型输出与振动信号频谱分析实现对设备状态数据的趋势分析;最后,设计并开发预警诊断系统,展示设备预警信息、故障诊断结果与运维决策建议。风电场主设备预警诊断系统为风电机组智能在线监测提供了一种新思路,可实现设备故障提前预警,降低机组故障率,提高设备维护人员的工作效率。

数字孪生驱动的风电机组三维可视化监控与故障预警方法

为了提高风电机组运行状态监测与故障预警的实时性、精准化与智能化,提出一种数字孪生驱动的风电机组三维可视化实时监控与故障预警方法。构建了基于数字孪生的风电机组三维可视化实时监控与故障预警系统框架;设计了基于云边协同的风电机组数据采集与治理方法;利用WebGL与三维模型轻量化技术,实现了基于Web的风电机组三维可视化监控;建立了基于CNN-LSTM混合神经网络的故障预警模型,实现了风电机组关键零部件故障预警。设计、开发原型系统验证了所提方法的有效性与可行性。

风电场响应网调超阈值预警策略研究与应用

风力发电作为全球新能源的一种重要形式,近年来在我国发展迅速,规模呈现爆发式增长,从早期的陆上风电发展至目前的近海岸及深远海海上风电,形成海陆并举的繁荣局面,但由于风能的不稳定性和难以预测性,导致它的功率输出波动性大,直接影响到电力系统频率和电压的稳定性,所以电网调度一直面临着严峻的挑战,而风电场能够及时响应电网调度指令的变化并随之快速调整出力,对于电网调度和电网的稳定运行来说至关重要。基于风电场的实际应用,研究了一种基于风电场SCADA监控系统的电网调度响应超阈值预警策略,保障风电场能够及时响应电网调度稳定运行。首先介绍了风电行业的背景及现状,然后分析了风电场电网调度响应不及时的原因和危害,接着详细讨论了基于风电场监SCADA监控系统的电网调度响应超阈值预警策略的研究思路和流程,并且使用实际案例进行了验证和分析。最后,总结了研究的意义和成果,并提出了未来研究的方向。

海上风电工程施工气象实时监测预警大数据平台设计

海上风电工程施工受海洋环境影响,而海洋环境复杂多变,热带气旋、海上大风、强对流和大雾等灾害性天气频繁发生,如果无法及时获取这些信息,将会给海上风电工程施工过程造成极大的威胁和损失。为解决这一难点,设计开发海上风电工程施工气象实时监测预警大数据平台,实现在线监测、施工区域、人员信息的统计,各类重要天气、施工指数、项目进展等信息的可视化展示,提升海上风电施工安全管理能力,避免或减少海上风电施工安全事故。

暴雨大风预警提示与检验平台

为充分发挥基层气象工作效能,提高暴雨、大风预警信息发布的有效性,基于气象大数据云平台和江西省突发事件预警信息发布系统,通过Electron桌面应用开发技术与JavaScript编程语言,开发暴雨大风预警提示与检验平台,实现了暴雨和大风天气的实况监测、预警提示与检验功能,为今后基层气象精细化服务提供了有力的技术支撑。

风电场热成像监控预警系统的设计

阐述热成像监控系统功能呈现多元化,越来越多的行业也在引入热成像监控系统,替代传统人工监控模式,借助高性能、高精度、高效率的运行特点,降低企业资源的投入力度,助推智能化发展。在风电场在运营发展过程中,繁杂的操作模式增加系统驱动的风险,如未能合理处置,极易产生故障风险。探讨热成像监控预警系统的应用,对系统驱动机构进行多节点处理,提升检测范围,保证风电场的运行质量。

2021年北京市海淀区一次短时强降水预报预警分析

利用雷达、卫星及地面气象站常规观测资料,对2021年出现在北京市海淀区的一次强对流天气过程进行分析,并对此次过程的预报预警服务情况进行总结。得出以下结论:此次过程是冷涡后偏北气流影响,高空干冷平流强迫,地面东北风与偏东风山前辐合的结果,雷暴趋向于地面辐合区移动,产生短时强降水。整层湿度条件较好,850 hPa比湿接近12 g/kg,为短时强降水的形成提供有利的水汽条件。850 hPa暖平流、较高的对流有效位能、强垂直风切,是此次对流迅速组织发展、形成强对流风暴的主要原因。地面极大风的风速区及风向辐合区,上游5min雨强大值区,对暴雨预警发布提供有重要指示意义。

青藏铁路格拉段沿线风速短时预测方法

青藏铁路大风监测预警系统采用时间序列法实现沿线风速的短时预测。利用时间序列法对经过1min平均化处理后的非平稳实测风速序列建立ARIMA(11,1,0)模型,进行超前3步预测计算,获取第3 min平均预测风速,预测平均绝对误差为2.237 2 m.s-1。针对时间序列法第3 min平均预测风速精度低的问题,采用提出的滚动式时间序列法修正时间序列法预测计算步骤,重新获取第3 min平均预测风速,预测平均绝对误差减小为1.1670 m.s-1。使用最小二乘法拟合样本每分钟内最大实测风速和该分钟平均风速的相关系数K,通过K为1.142 8修正滚动式时间序列法第3 min平均预测风速,获取滚动时间序列法第3 min最大预测风速,预测平均绝对误差为2.090 4 m.s-1。滚动式时间序列法第3 min平均风速、最大风速的两者预测均满足精度要求。滚动式时间序列法已经在系统中使用。

广西强对流天气的天气形势分析与雷达临近预警

分析2004-2008年广西强对流天气灾害与各层天气资料得出强对流的大尺度背景场特征,进行了广西大风、冰雹等强对流天气的天气分型。然后利用桂林CINRAD-SB天气雷达产品给出3种对流性天气雷达回波特征,并找出临近预警指标。同时利用TREC交叉相关方法预报强对流回波未来的移动方向。

风力发电机组在线故障预警与诊断一体化系统设计与应用

目前,风力发电机组缺乏一个面向整机所有重要部件关键参数的综合性监测系统,且现有系统的分析和诊断功能较薄弱。因此,设计了一种风力发电机组在线故障预警和诊断一体化系统,分别从系统的结构、功能和特点3个方面阐述了整个系统的硬件和软件实现。在对现有故障诊断方法和振动信号特点分析的基础上,阐述和论证了故障预警系统的工作原理和故障诊断方法的步骤,并重点对故障诊断系统自学习能力的具体功能和实现方法进行了说明。实际风电场运行情况表明,该一体化系统稳定、可靠、高效,完全能够满足实际的需要。

风电机组齿轮箱早期故障预警方法研究

为实现风力发电机组等变工况机电设备的早期故障预警,研发了变工况齿轮箱状态监测系统。在基于该系统的多种变工况行星齿轮磨损实验研究基础上,提出了一种基于流形学习的早期故障预警方法。该方法首先研究采用完全总体经验模态分解与改进快速独立成分分析盲源分离技术,有利于对复杂振动信号的滤波与盲源分离;然后研究改进了局部线性嵌入流形学习方法,基于时域、频域信息融合提取了早期故障敏感特征;最后应用k-近邻分类器实现变工况齿轮箱早期故障预警。实验研究表明,该方法提高了早期故障预警准确率,能够应用于风电机组等变工况机电设备的安全保障及科学维护,具有广泛工程实用前景。

润扬悬索桥桥址区实测强风特性的对比研究

2005年8月与9月期间,台风"麦莎"和"卡努"分别袭击江苏,润扬悬索桥健康检测系统(WASHMS)记录了经过桥址区的两个强风样本。通过对实测风速风向数据的分析,得到了平均风速和风向、湍流强度、湍流积分尺度、湍流功率谱密度函数等强风特性。分析结果表明,桥址区实测"卡努"台风的湍流强度比"麦莎"台风的要高,且二者均高于规范建议值;二者水平湍流功率谱密度函数与Kaimal谱均吻合得不太理想,低频段偏低,高频段偏高。最后对实测的脉动风谱离散数据进行了非线性最小二乘法拟合,得到拟合自谱曲线及相应的拟合参数,为该桥的抗风研究提供参考。

一次强对流过程的多普勒雷达反演及预警分析

为进一步了解2009年6月5日发生在安徽的一次飑线天气过程的流场结构,本文将两步变分法应用于安徽省合肥多普勒天气雷达资料的风场反演,并利用反演结果检验发生冰雹、大风以及闪电等强对流天气过程的预警条件。结果表明,该次天气过程主要受到东北冷涡的影响,另外高空西北冷气流和地面暖气流以及深层的垂直风切变促进了该次飑线强对流天气的发生;冰雹、大风以及闪电等强对流天气对应的一些特征量关系符合相关预警条件。

基于监测数据的跨海斜拉桥强/台风作用效应研究

风是大跨、轻柔结构的主要影响荷载之一。基于2007～2012年6年间的监测数据研究了东海大桥主航道斜拉桥在5次台风和1次强风期间的极端风环境、结构振动响应以及结构动力特性的变化规律。研究发现，强／台风期间，桥址区风场的10min平均风速、脉动能量远大于正常情况，但湍流强度、积分尺度、阵风因子的变化规律不明显，这可能与10min统计时距偏长有关；强／台风期间的结构动力响应不同于低风速时以车辆荷载效应为主的正常情况，特别是结构侧弯振动加速度与竖弯、扭转振动相比有明显增加；强风对结构激励的卓越频率低于车辆荷载；强风期间结构模态频率的离散性变大而阻尼比有增加的趋势。该成果可以为大跨度跨海桥梁抗风设计和气动响应特性评估提供实测依据。

苏通大桥实测强风湍流积分尺度的对比研究

湍流积分尺度是体现风特性的重要指标之一,而现场实测是获得工程结构准确可靠的风特性的唯一有效手段。本文利用苏通大桥结构健康监测系统(SHMS)采集的风特性数据库,选取该桥址区2008年夏季的"凤凰"、"海鸥"台风及冬季北风为样本进行强风特性分析。其中采用4种常用计算方法重点研究了桥址区强风的积分尺度,并对比了不同方法的计算结果以验证其可靠性。最后分析了湍流积分尺度随高度和平均风速等的变化规律。结果表明:湍流积分尺度与风速之间无确定关系,塔顶湍流积分尺度较跨中大。分析结果充实了苏通大桥风特性数据库,可为湍流积分尺度的分析计算提供参考,并为苏通大桥的强风环境和抗风评估提供了实测依据。