基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术

针对气象条件、线路长度等因素对防雷性能产生影响,导致防雷性能评估准确度下降的问题,提出基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术。利用机载三维激光扫描技术获取杆塔点云数据,实施去噪和精简处理,提取杆塔特征参数和地形地貌特征参数,结合其他特征构成雷击风险评估指标体系。计算雷击跳闸概率值,明确雷击跳闸风险;计算输电线路的防雷程度值,确定对应的防雷等级。实验结果表明,所提方法的防雷性能评估结果与历史数据初步判定的防雷性能结果一致,该技术可以显著提高输电线路防雷性能评估的精度。

氧化锌电阻片侧面绝缘涂层自动滚涂设备设计

为提高氧化锌电阻片的生产环节自动化水平,课题组设计了一种针对电阻片侧面绝缘涂层自动滚涂设备。设计了自动滚涂机构,由2个滚轴分别实现电阻片的滚涂和均匀刮抹;基于改进的YOLOv8模型的点位检测算法设计了基于视觉引导的拆垛机构,在YOLOv8中融入了动态稀疏注意力(bi-level routing attention, BRA)模块并将特征融合方式改为双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network, BiFPN)。与原有YOLOv8模型相比,改进的YOLOv8在识别精度上取得了显著的提升,平均均值精度(mean average precision, mAP)从92.8%提升至95.3%,从而在实际应用中降低了电阻片的漏检率和错检率,使漏检率相对减少了26.2%,错检率相对减少了33.3%。自动涂绝缘层设备为电阻片涂覆提供了高效的自动化解决方案。

基于局部放电测试技术的避雷器状态诊断方法研究

避雷器经过长时间使用或受到外界环境的影响,可能会出现老化、损坏或失效的情况,影响避雷器状态诊断准确性,为保证避雷器状态的带电诊断性能,提出基于局部放电测试技术的避雷器状态诊断方法;模拟内部气隙、尖刺、沿面等局部放电现象的产生过程,确定不同局部放电状态下避雷器的运行特征,以此作为避雷器状态诊断标准;优化设计避雷器局部放电信号采集设备,利用该设备采集避雷器的实时状态信号,从统计和时频域两个方面,提取避雷器运行状态特征;利用局部放电测试技术,计算避雷器放电参数,通过特征匹配度和放电参数的比对,得出避雷器状态的诊断结果;实验结果表明,在200 kV和500 kV避雷器中,所提方法平均局部放电量诊断误差分别为0.5 pc和1.0 pc,局部放电相位幅值诊断误差0.01 V和0.01 V,状态诊断准确率平均值为99.5%和99.6%。

雷击线路电磁暂态响应干扰下电缆避雷器故障传感检测

交流输电电缆终端的避雷器故障特征与雷击线路电磁暂态过响应过程的信号及其类似。当前,从单端行波信息中的检测方法很难区分雷击特征与真实故障行波的特征,提出了一种雷击线路电磁暂态响应干扰下的电缆避雷器缺陷故障传感检测。利用传感器收集电缆避雷器的故障行波数据,分析出避雷器故障时,与雷击线路电磁暂态过响应不同,其初始行波的波头下降沿存在转折、突变或者后续存在振荡过程等。运用特征提取和选择技术,从大量的数据中提取出与这种故障模式相关的有效特征,建立相应的故障诊断方法,并通过训练和优化来实现准确的故障智能诊断。实验结果表明,所提方法能够有效地区分故障特征与雷击线路电磁暂态过响应特征,误差监测数值最大为0.148 mA,具有较好的可行性。

2010—2022年宁波镇海区雷电灾害特征分析

为揭示雷电灾害分布特点和发生规律,科学有效指导防灾减灾工作,本文利用2010—2022年宁波镇海区雷电灾害统计资料及闪电定位监测数据,采用数理统计、GIS地理信息技术,分析研究辖区雷电灾害和地闪活动时空分布特征,以期为辖区防雷减灾工作提供重要科学参考依据。研究表明:2010—2022年镇海区共发生雷电灾害事故91起,地闪频次21130次;年雷电灾害起数、雷暴日、地闪次数三者不呈简单的对应关系,之间未有规律可循;月际变化比较一致,呈明显单峰分布,均在7月达到峰值,且在11月各项指标均有小幅抬升;6~9月份雷灾事故起数占全年82.42%,直接经济损失占94.67%,地闪频次占94.90%,雷灾起数、直接经济损失月际变化与地闪活动密切相关;雷电灾害呈点状分散分布特点,与地闪密度高值区二者在中部地区有一定重合,地闪密度均值3.56次/(a·km^(2)),最大值9.59次/(a·km^(2));以负地闪为主,10~20 kA雷电流概率最高,达31.16%,正地闪强度幅值分布集中程度相对较低,80 kA以上雷电流累积概率,正地闪略高于负地闪。行业分布上,农林牧渔(农居家电)受灾最为严重,占比52.75%,农村地区、先进制造业雷电防御应重点关注。该研究结果以期为辖区各部门在推动雷电灾害防御管理和改进雷电灾害防御技术等方面提供参考依据。

我国雷电灾害时空分布特征及预警

利用中国气象学会雷电防护委员会编印的《全国雷电灾害汇编》(1997-2006年中)10年的资料,分析了我国雷电灾害的分布和主要特征。同时,根据山西省30年来的地面气象站资料,利用自动站、闪电定位仪和新一代多普勒雷达等新型探测资料,采用OSR方法、FORTRAN和VB6.0等语言,建立了地区性雷电预警业务系统。

江苏省雷电分布特征分析

根据江苏省46a来13个地面观测站的雷暴日资料、4a的电力部门闪电定位资料以及2a的气象部门闪电定位资料,分析研究了江苏省雷电活动的时空分布特点。结果表明,江苏省雷电总的地域分布趋势是,南部比北部多,西部比东部多;丘陵低山地区多于大片的平原地区,陆上大的水体附近也是多雷区,而且江苏省的雷电多发区与经济发达区大体重叠。这些地域应是防雷的重点地区。江苏省的雷暴发生时间主要集中在3—9月,全省雷电多发时段在16—17时,但地域间因地形地貌及雷暴源地的不同,各地日平均逐时分布的差异明显。

青海省东部农业区雷电灾害风险评估

利用2005-2013年青海省东部农业区14个县的雷电、雷电灾害、人口数量和生产总值等资料,采用《雷电灾害风险评估技术规范》(DB 50/214-2006)中的雷电灾害易损性风险评估指标,分析了该地的雷电灾害风险及区划,该风险区划对青海省东北农业区防御雷电灾害规划具有很好的参考价值,也是制定科学合理的雷电防护技术路线的重要依据:青海省东部农业区9年间共出现雷电3 801 d,最早出现在3月下旬,最晚结束在11月上旬,雷电出现最多地区为大通县;雷电灾害共出现47次,最早出现在4月, 10月份结束,发生最多在6月份,盛夏7月雷电灾害却少,西宁市和湟源县雷电灾害出现最多,湟中县雷电造成的人员伤亡最多,共伤亡11人,大部分在山间劳作的村民和牧民,与青海省东部农业区发生的其它气象灾害相比,雷电灾害最容易造成人员和牲畜伤亡。雷电灾害风险以西宁市为中心,向四周扩散逐渐降低,北部地区相对高于南部地区,西宁市、大通县遭受雷电灾害的可能性程度最大,乐都县虽然近9年没有上报的雷电灾情,但它的雷电灾害风险并不低。

电力系统实测过电压信号的特征量提取与验证

提高实测过电压信号识别率的关键是提取的特征量具有区别性、稳定性和明确的物理意义。为此,提出一种新的提取实测过电压信号特征量的研究思路:首先结合过电压信号产生的物理过程和影响因素对其时域和频域特征进行分析,然后确定其具有区别性、稳定性和明确物理意义的特征,最后选择合适的信号处理技术提取相关的特征量。以电容器组合闸、感应雷、弧光接地3类常见的实测过电压信号为对象,依照所提出的研究思路分别提取了相应的特征量,并构造了基于支持向量机的分类器对这3类过电压的实测样本(共98个)进行了识别,识别率分别为100%、100%、97.3%,总识别率达99%。识别结果证明了对以上3类过电压信号所提取特征量的有效性,同时表明所提出的思路可供更多类型的实测过电压信号的特征量提取参考。

中国区域闪电分布和闪电气候的特点

利用1998年1月1日到2003年12月31日TRMM卫星探测到18～38°N、74～123°E闪电资料,对中国区域年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布和闪电气候特征进行了计算分析。结果表明:中国陆地区年均日发生总闪电数约54600次,白天占到54.47%,夜间占到45.53%,昼夜比为1.2。日闪电频数的年变化是双峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的92%。4月中到5月中旬为次峰值,主峰值在7月中到8月中旬,占年总闪电的43.4%,夏季6～8月占到60%,11月到次年2月发生闪电很少,仅占年总闪电的0.4%以下。日变化以单峰值为主,峰值范围宽,年均每小时达到2275次左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的9.1%,上午9～11时达到日变化的最低谷,仅占日出现闪电总的3%,闪电峰值是低谷的12倍,说明中国区域闪电高发时间主要在傍晚。中国区域年均发生闪电频数随纬度的变化要比随经度的变化大,沿海的陆地区出现闪电频数比内陆区高,内陆区比海区高,东部比西部高的特点。4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,冬季主要在中午,秋季主要在下午,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚。中国区域年均白天、夜间和昼夜不同闪电密度分布表明,东部比西部高,闪电高密度区相对较集中。区域对比说明。

云南两次中尺度对流雷暴系统演变和地闪特征

在利用NCEP/NCAR再分析资料诊断分析2010年9月21—23日中尺度对流雷暴系统形成的环流背景基础上,通过云南省闪电定位系统地闪监测资料和FY-2E卫星云图资料的同步叠加,分析两个中尺度雷暴系统的演变和地闪特征。结果表明:台风凡亚比(1011)西行减弱的热带低压为中尺度对流雷暴系统提供有利的暖湿和抬升动力环流背景,促使中尺度弧状对流云带、中尺度雷暴云团和中尺度对流复合体生成和发展。雷暴云团结构和地闪活动空间分布不均匀并随时间变化,且正、负地闪频数与云顶亮温(TBB)相关,当TBB降低和等值线密度变大,雷暴云团发展,低TBB中心偏于云团的前部云区,负地闪频数剧增;当TBB达最低值时,雷暴云团成熟,负地闪频数达峰值,正地闪出现;当TBB升高且等值线密度变小时,雷暴云团减弱,低TBB中心靠近云团中心,负地闪频数迅速减小,正地闪频数达到峰值;密集的负地闪出现在雷暴云团前部大的TBB梯度区和TBB不大于-56℃的低值中心附近,正地闪分散在TBB不大于-56℃的低值中心附近,偏于负地闪区域后部发生。

差异化防雷技术在广西电网的应用

基于对220kV百德Ⅱ线线路特征参数、走廊雷电活动、历史雷害状况的分析，开展了该线路的差异化防雷性能评估，结合线路走廊地貌、地质条件制定了其防雷技术改进方案，以装设线路型避雷器和改造杆塔接地为主要手段实施了技术改进工程。工程竣工至今，该线路未发生雷击跳闸故障。

宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析

利用自动站、闪电定位信息、多普勒雷达、卫星黑体亮温等气象资料，对2008年7月18日夜间宁夏石炭井的短时暴雨天气进行了分析。结果表明：此次单站短时暴雨是在“西高东低”的环流背景下，受东北冷涡后部横槽和低值系统影响，由两个相对较强的对流单体先后影响而后合并维持造成的。中尺度对流系统在宁夏北部持续时间近6h，云项亮温梯度最大值维持在石炭并一带；对应3次强降水时段，雷达回波强度、回波顶高、VIL出现了3次峰值，径向速度出现了气旋式辐合和逆风区结构，逆风区出现时间较强降水出现提前了20～30min，与强降水的发生、发展和减弱有较好的对应关系；闪电发生高密度区位于降水中心前缘，闪电频率突然增大时间较强降水出现超前1h。

采用时频矩阵奇异值分解和多级支持向量机的雷电及操作过电压识别

雷电及操作过电压的识别,对改进和提高电力系统绝缘配合水平具有重要意义。提出了一种基于时频矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和多级支持向量机(support vector machine,SVM)的雷电及操作过电压识别方法,通过对过电压信号的小波分解,构建多尺度时频矩阵,利用SVD对该矩阵进行奇异值分解,将信号分解到不同的时频特征子空间,然后获取过电压信号的奇异谱,并计算奇异谱的特征量,将这些特征量作为多级SVM的输入,实现雷电及操作过电压的辨识。对变电站实测5种过电压信号的计算表明:提取的特征量维数低,对过电压信号的电磁干扰具有相对稳定性;采用的识别方法训练次数少,识别率高,能够实现雷电及操作过电压的准确分类。

雷电先导放电通道内电场和电荷的分布特征

针对自然雷电观测数据在先导放电通道内部电特性方面存在的欠缺,基于雷电先导放电与长间隙电弧放电之间的类似性,对雷电先导放电通道内轴向电场和电荷密度的分布情况进行了理论研究。结果表明:先导通道内任意一点的轴向电场均会在其形成后随着时间按近似指数规律衰减,直至达到一个稳态值。对于稳定的先导段,可近似认为其内部的轴向电场是一个恒定量。先导通道内的电荷密度基本上由先导的起始端至头部逐渐增大,在先导的头部附近达到最大值。注入到先导通道内的电荷总量则会随着先导长度的增加而不断增大,且增长的速度也会逐渐加快。

基于时域特征分布的核爆电磁脉冲识别算法

为解决近区核爆电磁脉冲(NEMP)与闪电电磁脉冲(LEMP)的识别问题,提出一种500 km内的时域自动识别算法,并详细介绍了关键环节的具体实现过程。对于多站接收到的同源电磁脉冲(EMP)信号,通过场强阈值触发和波形相关运算结合,确定各条波形时域分析的起始点;根据1000 km处各站直达波和反射波的时差估算电离层高度,以此高度计算时域分析的截止点。定义4个特征参数来表征该段时间范围内的波形特征,并通过对大量的LEMP样本进行统计,得到各个特征参数的分布特性,结合实测NEMP波形的特征参数,制定一套NEMP自动识别算法。实测数据验证结果显示,该算法可有效排除99%以上的LEMP干扰,并有效识别近区范围内的NEMP波形。

2007-2011年山东省夏季闪电分布特征分析

利用2007-2011 年的地闪资料,从闪电频数、月变化、日变化、电流强度、空间密度等方面研究了山东省夏季闪电的时空分布特征.研究发现：夏季负地闪占总地闪的绝大数;总闪频数在夏季（6-8 月）是逐月递增的,正闪比例逐月递减,负闪频数变化与总闪有很好的-致性;地闪频数日变化呈现明显的双峰双谷型,正闪频数的变化是滞后于负闪的;正闪的电流强度均值大于负闪,在高强度区,正闪比例高于负闪;通过分析地闪空间密度分布发现,总体呈现山区大于平原,南多北少,地闪主要分布在鲁中、鲁南山区及胶东半岛.

基于CS-SVM的输电线路雷电过电压识别

准确识别输电线路雷电过电压有利用于防雷设计.为了提高输电线路雷电过电压的识别率,提出一种布谷鸟搜索算法优化支持向量机的输电线路雷电过电压识别模型(CS-SVM).首先提取输电线路雷电过电压的特征,然后采用支持向量机建立输电线路雷电过电压识别的分类器,并采用布谷鸟搜索算法对支持向量机参数进行优化,最后采用仿真实验测试其性能.仿真实验结果表明,CS-SVM不仅提高了输电线路雷电过电压识别率,而且加快了识别速度,获得比其他模型更优的识别结果.

粒子群优化算法和最小二乘支持向量机的雷电过电压识别

为了提高雷电过电压的识别率,满足雷电过电压识别的实时性,提出了粒子群优化算法和最小二乘支持向量机的雷电过电压识别模型。首先提取多种特征作为雷电过电压识别的输入向量,然后采用最小二乘支持向量机设计雷电过电压识别的分类器,采用粒子群优化算法确定最合理的分类器参数,最后通过实验分析其有效性和优越性。结果表明,PSOLSSVM可以描述雷电过电压信号与特征间变化关系,提高了雷电过电压识别率,加快了雷电过电压识别速度,识别结果优于其他模型。

邯郸地区地闪特征分析

利用2005～2008年邯郸闪电监测资料,分析了邯郸雷电发生规律和特征。结果表明:地闪中负地闪占绝对优势,地闪和负闪在2～11月呈单峰分布,7月达峰值,8月次之,与对流活动和降水最多时段相对应;地闪日变化曲线呈4峰分布,15时出现最高峰值,19时次之,地闪的日变化也与强对流天气的日变化规律一致,正闪滞后于负闪发生;正闪与总地闪比值的日变化表明对流天气一般在16时以后发展强盛,17～19时是一天中对流天气最易发展成熟的时段;闪电的高密度区集中出现在中西部地区,具有明显的地理特征。