云南省雷电流幅值时空变化特征及累积概率分布

该文基于2017—2022年云南省VLF/LF闪电定位系统监测资料,分析雷电流幅值时空变化规律和累积概率分布特征。结果表明:全省正回击电流幅值空间分布差异较负回击更加显著,高值区分布在滇西北、滇东南的红河州、滇西南的普洱市和西双版纳州。在回击密度较高的滇中及以东地区,雷电流幅值却相对较小。全省正、负回击的平均电流幅值分别为42.6 kA、27.3 kA,正回击电流幅值跨度更广,负回击电流幅值更集中。正回击中出现大幅值电流的概率较高,正、负回击中电流幅值大于60 kA的累积概率分别为27.6%和4.4%。具有强电流幅值的地闪活动主要出现在8—10月的夜间及上午,弱雷电流幅值主要发生在春季。利用IEEE推荐公式和Levenberg-Marquardt算法,通过迭代拟合得到适用于云南省不同地区的雷电流幅值累积概率公式,拟合值与实测值的相对误差较小,可为雷电灾害防御设计及输电线路耐雷评估分析等提供技术支持和参考。

雷电流幅值累积概率分布曲线拟合方法

为从雷电流幅值累积概率分布的统计散点中准确获得分布公式的参数,以残差平方和作为拟合结果优劣的衡量标准,提出了3种雷电流幅值累积概率分布曲线的拟合方法,即＂中值电流＂法、线性变换法和Levenberg-Marquardt法,前两者计算过程简单易于实现,后者鲁棒性强,计算开销也最大。计算实例表明：Levenberg-Marquardt法的拟合残差平方和最小,拟合曲线最贴近统计散点,＂中值电流＂法次之,线性变换法的拟合残差平方和较前两者高出1-2个数量级;Levenberg-Marquardt法迭代步数依赖于给定的初值,采用IEEE的推荐参数作初值,经过4-6轮迭代即可得到终值;将＂中值电流＂法的拟合结果作为初始值代入Levenberg-Marquardt法中,形成混合拟合方法,可加速迭代过程,保持拟合效果不变的前提下减少约26%的运算时间。综上,建议使用＂中值电流＂法与Levenberg-Marquardt法相结合的混合方法进行拟合。

基于ADTD系统监测的雷电流幅值累积概率特征分析

雷电流幅值累积概率分布是雷电活动规律的重要指标。通过对ADTD闪电定位系统监测的雷电资料的数理统计分析,采用IEEE工作组和《DL/T620-1997》推荐的公式对比分析了重庆地区的雷电流幅值累积概率的拟合效果。结果表明:雷电流幅值累积概率分布特征随极性存在显著差异,雷击大地密度随雷电流幅值不同而差异较大;同时,采用IEEE工作组推荐的公式拟合ADTD系统监测的雷电流幅值累积概率分布效果最佳,与IEEE推荐的雷电流幅值概率分布特征吻合;而采用《DL/T620-1997》中累积概率分布公式拟合,其结果与之采用概率分布特征差异较大;在此基础上获得了重庆地区的雷电流幅值累积概率分布公式,为防雷减灾活动提供了理论依据。

雷电流幅值概率分布特征及累积概率分段修订

为了研究雷电流幅值概率分布特性及雷电流幅值累积概率曲线拟合效果,以满足防雷工程设计和雷击风险评估工作需要,根据湖北省2007—2013年雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）监测的雷电流幅值资料,统计分析了雷电流幅值累积概率和密度分布特征。结果表明：正闪和负闪电雷电流幅值累积概率分布差异较大,负闪电雷电流幅值累积概率分布比正闪电更集中,负闪和总闪电的雷电流幅值累积概率分布曲线基本相同;雷电流幅值强度大部分集中在10~50kA。根据IEEE推荐的雷电流幅值累积概率分布表达式,拟合了不同极性的雷电流幅值累积概率分布公式。雷电流幅值小于110kA时,采用IEEE拟合公式计算的雷电流幅值累积概率与实测值间的相对误差较小;雷电流幅值大于110kA时,计算值与实测值间的相对误差随雷电流幅值的增加而增大。采用该文给出的分段修订公式,计算在110kA以上的雷电流幅值累积概率与实测值间的相对误差在2%以内。由IEEE推荐表达式拟合雷电流幅值累积概率分布和概率密度分布时,负闪和总闪电雷电流幅值累积概率分布拟合效果明显比正闪电好,其原因可能与正闪电分布特性有关。

延安地区雷电流幅值累积概率分布特征及计算公式

利用陕西省雷电定位系统资料分析了延安地区2009-2012年的雷电流数据,并对多种雷电流幅值累积概率公式进行了比较分析,同时引入雷电流概率密度公式,列举实例,分析了各累积概率公式所拟合的曲线与实测值所绘制曲线的误差,并根据分析结果给出了该地区带有未知系数α、β的雷电流幅值累积概率计算公式,利用Matlab的Cftool工具中的最小二乘曲线拟合方法对地闪进行拟合,求出拟合误差最小和拟合效果最好时的α、β值,得出了该地区更为精确的雷电流幅值累积概率计算公式,并利用该地区2013年的雷电流数据对推导出的公式进行了准确性验证.结果表明:正闪的平均雷电流幅值明显大于负闪,而负闪的雷电流幅值分布比正闪的分布相对更集中;正闪的雷电流幅值累积概率的分布曲线比较平缓,而负闪的相对比较陡峭;利用规程公式拟合的曲线与实测值对应的曲线差异较大,而利用IEEE Std和CIGRE推荐公式分别拟合的曲线与实测值对应曲线的变化趋势一致,相比规程公式IEEE Std的误差明显减小;当α=36.04,β=4.349时,拟合误差最小,拟合效果最好,并且发现雷电流I_c在0~150 kA时,拟合误差在-0.025~0.018,当Ic=35 kA时,拟合误差最大,为0.025,当Ic大于150 kA时,拟合误差趋于0.

贵州省雷电流幅值的累积概率分布

统计2006—2009年贵州省基于闪电定位仪的雷电定位系统监测的全省雷电流幅值数据,通过作图的方式与国家通用的经验公式比较,并采用最小二乘法中添加指数、多项式趋势线的方式,对贵州省雷电流幅值累积概率曲线进行拟合回归分析,得到其雷电流幅值累积概率一般公式,指出该公式与通用经验公式的差异及公式存在的不足。

贵州雷电流幅值累积概率分布公式探讨

在IEEE工作组和国内电力行业规程中采用的雷电流幅值概率分布特性的基础上,提出IEEE、规程两种幅值分布公式。采用贵州省近9年闪电实时监测数据拟合两种分布公式形式,并从累积概率、概率密度方面进行了分析。结果表明,采用IEEE分布表达形式的雷电流幅值累积概率曲线更接近真实情况,规程形式拟合的概率密度曲线与真实情况差异性较大,若直接进行相关工程计算,产生的误差会更大。通过对拟合的IEEE分布公式进一步修正,提出更适宜于本地的雷电流幅值累积概率分布公式。

石家庄地区不同地形雷电流幅值概率分布特征

基于2016—2021年石家庄闪电定位数据,文章采用规程法、IEEE推荐公式及CIGRE推荐参数,对比分析平原和山区不同极性的地闪雷电流幅值概率分布特征,用最小二乘法进行拟合,得出适合石家庄的雷电流幅值推荐公式及参数取值。研究结果表明:石家庄地闪中负地闪占比达63%,电流幅值在1 kA~70 kA的占比超过96%,地闪与负地闪雷电流幅值概率分布趋势线更接近;负地闪发生在10 kA~20 kA最多,占比达35.66%,正地闪在1 kA~10 kA发生最多,占比达51.90%;平均雷电流幅值平原区域大于山区,负地闪高于正地闪;基于IEEE推荐公式进行参数修正后,计算得到的电流累积概率趋势线与统计值基本吻合,相关系数均超过0.99。石家庄雷电流幅值中值电流明显小于IEEE推荐值,与CIGRE接近,负地闪中值电流高于正地闪。研究结果为石家庄地区气象服务工作提供参考。

天津地区雷电流幅值及累积概率分布特征

为研究天津地区雷电流幅值特征,选取2008—2018年ADTD闪电定位数据,研究分析了雷电流幅值时间分布特征和累积概率分布特征。结果表明:天津地区11 a间共计发生闪电106474次,负闪占比89.26%,远高于正闪;雷电流幅值主要集中在2—100 kA,占闪电总数的97.76%,160—200 kA范围内的闪电次数较少,平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度;雷电流强度季节特征较为显著,正闪雷电流强度呈双峰分布,负闪雷电流强度分布较为平均,春季正闪活动频繁,秋季次之,夏季负闪频发,冬季雷电活动发生较少,以正闪居多;雷电流高于25 kA时,正闪电流幅值累积概率显著高于负闪,低于25 kA时,负闪电流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近,与正闪分布差异显著,闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组(电气与电子工程师协会)推荐的累积概率分布函数更适合于天津地区,特别是雷电流幅值在25—55 kA范围内时,累积概率与推荐公式基本相同。将天津地区雷电流幅值累积概率公式尝试应用于雷电灾害风险评估中,可为精准确定雷电灾害风险评估参数P_(B)取值,精确计算雷击建筑物损失风险提供参考。

河南省雷电流幅值累积概率分布

雷电流幅值是研究区域雷电分布极其重要的一个参数,目前河南省在雷电流幅值方面的研究较少。利用2008—2017年河南省气象部门ADTD闪电定位系统的地闪监测数据,对规程法、IEEE工作组和CIGRE工作组推荐公式的特征函数进行了拟合。结果表明:河南正、负地闪雷电流幅值概率分布存在差异,采用IEEE工作组推荐的公式对河南雷电流幅值累积概率分布进行的拟合效果最佳,同时得出了河南省雷电流幅值累积概率分布函数表达式,为更好地研究河南省雷电特征和开展防雷减灾工作提供了不可或缺的技术参考。

基于雷电监测数据的雷电流幅值累积概率分布特征

利用江西省2006—2015年闪电定位系统监测资料,通过数理统计、回归分析等方法,分析江西省雷电流幅值概率以及雷电流幅值累积概率分布特征。结果表明:基于雷电监测数据获得的雷电流幅值累积概率分布拟合公式,一定程度上反映了江西省雷电流幅值累积概率变化特征。正、负极性雷电流幅值平均概率分布特征均表现出明显的堆积效应,且正极性的集中中心小于负极性;同时,正极性闪电相对负极性闪电出现大幅值的概率更高。负闪电实测曲线与拟合曲线完全一致,总闪电实测曲线与拟合曲线基本一致,拟合效果较负闪电稍差,较正闪电好。推导出的江西省正、负闪电和总闪电的雷电流幅值累积概率分布公式,对解决电力系统中由于雷电流幅值造成的雷击输电线路故障并采取有效的解决方案具有一定参考价值。

雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法

为了更有效地利用雷电定位系统数据评估输电线路的雷击跳闸风险,以东莞地区1999—2008年雷电流幅值数据为例,分析了规程推荐公式、IEEE推荐公式及其改进公式的拟合曲线与实际雷电流幅值概率分布的偏差,在此基础上提出了雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法,并进行了连续性修正.最后,分别采用规程推荐公式、IEEE改进公式和文中拟合公式计算东莞地区110kV、220kV、500kV三个电压等级下的输电线路雷击跳闸率,并与实际值进行对比.结果表明:采用文中方法得到的雷电流幅值概率分布函数曲线与自然概率曲线的相关性最强,仅牺牲了分段点附近的相关性;采用文中分段拟合方法计算得到的110kV、220kV电压等级输电线路雷击跳闸率与实际运行数据较相符,而对500kV电压等级线路雷电跳闸率的计算存在偏差.

揭阳地区雷电流幅值特征及累积概率公式分析

为研究揭阳地区雷电流幅值特征,该文利用2017—2020年揭阳地区雷电流数据,通过数理统计和MATLAB拟合工具箱,研究分析了雷电流幅值时间分布规律及幅值累积概率特征。结果表明:近4 a揭阳地区共发生地闪回击62806次,其中0~200 kA幅值的回击次数占比约为99.81%,正、负地闪回击频次随雷电流幅值变化整体呈现先增加后减少趋势。从正、负地闪回击幅值逐月分布来看,正地闪大值区出现在3月和11月,负地闪大值区为3月和10月。随着季节的推移,正地闪回击幅值大值区的出现时段逐渐推迟;负地闪回击电流幅值的大值区多出现在00—10时。对比分析了IEEE和DL/T幅值累积概率推荐公式曲线,IEEE推荐公式曲线与实际值分布曲线基本重合,并得出了揭阳地区雷电流幅值累积概率拟合公式,与实际值的误差值介于-0.006~0.0005,为揭阳地区的防雷减灾工作提供参考。

基于地闪数据的雷电流幅值累积频率公式探讨

利用2007年和2008年浙江省气象部门闪电定位系统的地闪监测数据,应用Matlab数学软件中的曲线拟合工具箱,以最小二乘法原理对IEEE推荐公式和我国规程推荐公式进行最优化拟合,得出前者拟合效果优于后者的结论。通过分析IEEE推荐公式计算结果与实际值之间的相对误差,发现正闪雷电流幅值累积频率在(1kA,270kA)范围内相对误差绝对值较小,最大不超过10%;而负闪雷电流幅值累积频率在(-1kA,-300kA)范围内相对误差绝对值较大,最大值约为38%。针对上述情况,利用数学软件拟合出负闪(-1kA,-300kA)相对误差曲线的近似函数,修正了原累积频率公式,大幅度减小了其相对误差。其适用范围也从原来的(2kA,200kA)放宽至正闪(1kA,270kA)、负闪(-1kA,-300kA)。

湖北电网雷电流幅值概率分布特性分析

利用2005—2012年湖北电网雷电定位系统监测的雷电流幅值数据,基于Matlab中最小二乘法原理,对IEEE推荐的雷电流幅值累积概率公式和国内规程推荐的相关公式进行拟合分析,结果表明前者拟合曲线更接近实际曲线。通过分析IEEE推荐的概率曲线与实际概率曲线之间的相对误差绝对值可知,负闪雷电流幅值小于79 kA或正闪雷电流幅值小于148 kA时,相对误差绝对值不超过10%,随着雷电流的增大,相对误差也越来越大。最后给出了雷电流幅值概率修正公式。

阜阳地区雷电流幅值累积概率计算公式

本文对2010-2016年安徽省ADTD型闪电监测定位仪系统监测到的阜阳市地闪资料进行详细的分析和统计,得到阜阳地区雷电流幅值的分布特征。将现有各雷电流幅值累积概率公式所拟合的曲线与雷电流幅值实测值所绘制的累积概率曲线进行对比,并用图例给出误差大小的直观比较,最后根据分析结果给出更为精确的符合阜阳市特征的雷电流幅值累积概率的计算公式,并利用2017年的雷电流数据对推导出的公式进行了准确性验证。为进一步研究阜阳雷电资源和防灾减灾工作提供了不可或缺的技术资料。

基于雷电流幅值分布的雷击建筑物物理损害概率计算方法

应用《雷电防护第2部分:风险管理》(GB/T 21714.2)(以下均称规范)进行雷电灾害风险评估时,对雷击建筑物导致物理损害概率因子Pb的取值往往选择规范中给出的典型值,在实际应用中是不合理的。但在具体的雷电灾害风险评估时,各项目因其所在地域、地理环境、气象条件、雷电活动规律等不同而选取不同的Pb值。利用青海省地闪监测网监测的2008—2015年闪电监测数据,通过对不同幅值的雷电流幅值进行频次和累积概率的统计,运用最小二乘法对雷电流累积概率进行拟合,并利用SPSS软件对拟合相关性进行了检验。发现不同地区、不同类别的防雷措施均具有不同的Pb取值。因此,在雷电灾害风险评估时,通过对地闪监测数据统计、拟合、计算和选取Pb值,更能体现出被评估对象所在地的雷电活动规律,从而使雷电灾害风险评估更加科学化、精细化。

基于VLF/LF资料的吉林省雷电流幅值特征分析

采用吉林省2015—2021年VLF/LF闪电定位资料中的地闪数据,研究雷电流幅值和累积概率分布,并拟合IEEE工作组和国内电力行业两种幅值分布公式进行比较分析。结果表明:VLF/LF系统雷电流幅值主要集中在2~100kA范围内,以负闪为主;闪电概率密度随电流幅值变化先增后减,正闪电流幅值分布相对分散,负闪电流幅值比较集中;正、负闪雷电流幅值曲线存在交点,交点处雷电流幅值为19kA,负地闪分布于闪电强度的低值区,正地闪主要分布在闪电强度的大值区;采用IEEE推荐形式的雷电流幅值累积概率曲线更适合吉林省,闪电强度在2~50kA范围时,相对误差较小。

海南省雷电流幅值概率分布研究

雷电流幅值概率分布是防雷计算中的重要参数。以海南电网雷电电位系统2009—2013年相关数据为基础,对海南省雷电流幅值进行统计分析,比较海南省雷电流幅值累积概率曲线与规程法、电气电子工程师协会(IEEE,Institute of Electrical and Electronics Engineers)推荐曲线之间的差别。另外,分别依据规程法和IEEE推荐的雷电流幅值累积概率公式对海南省雷电流幅值累积概率曲线进行了拟合并比较其优劣,分析海南各地区的雷电流幅值分布之间的差异,总结海南4个方位代表地区的雷电流幅值累积概率公式,对海南地区防雷计算和防雷装置配置等工作的科学开展具有重要意义。

地闪密度及雷电流幅值概率特征讨论

文中根据辽宁省2007—2011年闪电定位资料,1962—2011年地面观测资料,采用相关分析法求出地闪密度与人工观测雷暴日之间的最优距离,在此距离上,结合时间权重法来进行地闪密度方法计算,并绘制出辽宁省地闪密度分布图。对雷电流幅值概率进行数理统计分析,结果表明,套用现有经验公式偏差较大,利用EXCEL工具进行数据拟合,得出辽宁省雷电流幅值累计概率的经验公式。上述研究结果为雷击风险评估工作提供基础,为防雷减灾工作提供依据。