基于归闪的湖北省两套闪电定位系统对比分析

为研究湖北省两套闪电定位系统,在归闪的基础上研究分析了2015—2020年湖北地区地闪数据,对闪电频次、时空分布、电流强度月分布、雷电流幅值累积概率等主要参数进行了比对分析,研究结果表明:ADTD-2系统在定位正地闪强度存在局部异常值外,比ADTD-1系统具有更高的探测效率,其中正地闪的探测效率比负地闪提升幅度更高,探测负地闪回击的时间分辨率也比ADTD-1系统高,ADTD-2闪电数据整体优于ADTD-1数据。

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。

数据透视方法下的充电桩低频辐射特性分析

GB/T 18487.2—2017新增对充电桩设备低频电磁辐射发射的具体要求,但大量测试数据仅以“频率-幅度”二维数据表格的形式记录和呈现。为直观获得大样本直流充电桩低频辐射干扰的分布特点和趋势,采用数据透视的分析方法对大样本数据进行分析。将直流充电桩关键字作为信息标签,针对信息标签对测试数据进行筛选排序、分类汇总和交互式查询。通过平面投影、直方图、区间化幅度概率分布等数据可视化方法,呈现大样本数据的统计特性。采用数据透视方法进行直流充电桩低频辐射特性分析,以直观获得样本数据的统计规律。该规律能够为统计产品特性、提高产品性能提供直观的参考依据。数据透视分析方法同样适用于其他测试数据的统计特性分析。

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。

雷电定位系统测量的雷电流幅值分布特征

为满足防雷工程技术对雷电定位系统所测大量雷电流参数的应用需求,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,通过统计我国典型雷电定位系统监测数据研究了雷电流幅值分布特征。结果表明:采用IEEE推荐的表达形式回归雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线拟合性最好,其结果与IEEE推荐雷电流幅值分布特征符合,与我国当前规程中推荐的曲线有交叉,小幅值部分累积概率值高出规程值20%,大幅值部分累积概率值略小,与高压架空输电线实际雷击绕击跳闸率比设计值偏高相符合。

重庆地区雷电流幅值变化特征分析

雷电流幅值及其特性是雷电科学研究的重要基础数据。为此利用闪电定位系统监测到的重庆区域内地闪资料(1999～2008年),统计分析了重庆地区1999～2003年、2003～2008年正闪和负闪雷电流幅值的时间变化和空间分布变化特征。结果表明:正(负)闪雷电流幅值在2003～2008年明显高于1999～2003年,其中秋季增幅最大,冬季相对比例增加最大;相对于1999～2003年,春季和夏季雷电流幅值在东部地区减少,西部增加显著;秋季各地区都呈现一致增加趋势(仅渝中区正闪略有减少);冬季在位于重庆市主城区及其偏东区域,1999～2003年未发生闪电,而2003～2008年闪电明显增加,东部地区正闪呈现增加趋势,负闪呈现减少趋势。在此基础上,获得了1999～2003年和2003～2008年雷电流幅值的累积概率分布方程,客观反映了重庆地区雷电流幅值变化规律。

重庆库区地貌1999—2008雷电流幅值频率分布特征

雷电流的幅值及其特性是雷电科学研究的重要基础数据。通过对1999—2008年重庆地区地闪监测资料中雷电流幅值测量数据的数理统计和对数正态分布拟合,重点分析其频率分布特征。结果表明:雷电流幅值频率分布特征随闪电极性具有显著差异,负闪雷电流幅值出现频次满足对数正态分布,并通过显著性检验,可以用对数正态分布曲线很好地拟合其分布特征;正闪的雷电流幅值不符合对数正态分布,而是符合双对数正态函数叠加分布特征。在此基础上,获得了重庆库区地貌的雷电流幅值的概率密度分布曲线方程,它客观地反映了重庆地区雷电活动规律,相对于IEEE工作组给出的雷电参数,该参数能更为准确地为重庆地区这种典型库区地貌区域的城市规划和防雷减灾活动提供了理论依据。

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。

珠江三角洲某地区雷电特征对10kV配网用避雷器故障的影响分析

为了研究和总结10 kV配网用避雷器故障的规律,笔者以珠江三角洲某地区2010年10 kV配网避雷器故障数据为样本,根据避雷器故障部位的不同将避雷器故障分为绝缘筒外表面闪络、电阻片炸裂、绝缘外套爆裂3种故障类型;结合雷电地闪分布、雷电流幅值分布和避雷器本身因素分析造成3种故障类型的原因。其次,引入电气几何模型原理分析造成顶/上相避雷器故障比例最大的原因是顶/上相避雷器最容易遭受大电流雷电冲击且动作频次最高。最后通过建立10 kV架空配电线路杆塔的PSCAD仿真模型,分析不同接地方式对避雷器雷电流的泄放量的影响,为10 kV配网避雷器接地方式的选取提供依据。

区域海拔高度对云地闪电参数分布的影响

为进一步研究雷电参数随海拔高度的分布特征,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省雷电定位系统(lightning location system, LLS)2007年1月至2017年12月监测资料,采用数理统计方法,对不同海拔高度的频次、极性、雷电流幅值和波前陡度等参数进行了统计分析。结果表明:负地闪和总地闪频次随海拔高度增加呈线性减少,海拔2 700 m的地闪频次约是300 m处的1/3,正地闪频次随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔800 m处相对最少。海拔在800~2 700 m时,正地闪比例随海拔高度增加而明显增加,2 700 m处的正地闪比例约是800 m处的3.7倍。负地闪和总地闪中值雷电流幅值随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔1 500 m时,负地闪和总地闪中值雷电流幅值相对最小。海拔1 200~1 700 m的高山,负地闪和总地闪≤20 kA的小雷电流幅值比例较高,是海拔200 m处的2倍以上;海拔1 500 m以上的高山地区,大于100 kA大雷电流幅值平均比例大于低山丘陵和平原地区。正地闪、负地闪和总地闪平均雷电流波前陡度随高度增加呈自然对数减少。上述研究表明:海拔1 500 m以上的中高山地区的大雷电流幅值所引起的反击概率大于岗地和平原地区,在1 200~1 700 m的高山地区,小雷电流绕击相对较高。相对于中高山地区,低山丘陵和平原地区的雷电电磁感应的危害性相对较大。

输电线路走廊雷电流幅值分布统计方法

雷电参数沿线路呈现显著的差异性,单一的雷电流幅值累积概率分布公式不足以准确反映长线路走廊的实际情况。为进一步提高线路耐雷性能分析的精细化程度,提出一种精细化雷电流幅值累积概率分布统计方法。该方法在"网格法"基础上,根据网格雷电地闪次数逐步合并网格形成不同统计区段,分别统计拟合得出各区段内的雷电流幅值累积概率分布公式。研究结果显示以地闪2 000次为阀值划分统计区段较合理。采用分区段的雷电流幅值分布公式和全线路单一的分布公式相比较,两者造成110 kV杆塔反击跳闸率的差异达–0.093~0.181次/(100 km·a),而220 kV和500 kV杆塔的反击跳闸率差异较小;对500 kV杆塔的绕击跳闸率,在地面倾角不足10°时影响可忽略不计,在地面倾角为30°时差异达–13.2%~6.2%。

高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响

为分析高压架空输电线路对附近10 kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响,首先选取珠江三角洲地区110、220、500 kV架空输电线路各1条作为试验样本,统计分析了高压架空输电线路架设前、后线路走廊范围内的地闪密度及雷电流幅值变化情况。然后采用规程法、电气几何模型、先导发展模型这3种方法,分析了架空配电线路直击雷受雷宽度与输、配电线路之间距离的关系。研究结果表明:高压架空输电线路引起附近10 kV架空配电线路跳闸率增大,原因是输电走廊内地闪密度和高幅值雷电流概率增大;且输、配电线路之间的距离越小,架空配电线路遭受直击雷的风险就越小。

湖南省电网雷电活动时空分布特征

雷电活动时空分布是防雷工程中重要的基础资料,可以为输电线路选择有效的防雷措施提供参考依据。为此基于湖南省雷电定位系统(LLS)2002～2008年的雷电数据库,通过统计不同时间段和区域内的地闪次数和雷电流幅值,得到了湖南省雷电活动的时空分布特征。同时利用地理信息系统(GIS)和网格法得到了湖南省地闪密度分布图和雷电日分布图。统计结果表明:湖南省雷电活动在不同时间段和区域内的落雷次数和雷电流幅值雷击概率分布差异明显;雷电日分布与地闪密度分布通过多年累积数据分析后发现有较强的相似性,并依此得到了湖南省雷电日推算地闪密度的经验公式。

惠州地区雷电活动规律研究

为获取惠州地区雷电参数,结合雷电定位系统10年(1999—2008)的雷电监测数据,利用地理信息系统软件和网格法对惠州地区的雷电参数进行统计分析,并对雷电流幅值分布进行拟合。结果表明,采用IEEE推荐的表达式对雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线和概率密度曲线拟合效果比采用我国现行规程中推荐公式要好。而由后者推荐方法算得的地面落雷密度和雷电流概率分布均比实际值小,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实相符合。

采用闪电定位系统的丘陵山区雷电特征分析

为研究丘陵山区雷电分布特征,利用重庆闪电定位系统监测的地闪资料(1999-2008年),通过数理统计、回归分析等方法,重点分析海拔高度>800 m丘陵山区闪电的时间和高程属性特征。结果表明:丘陵山区负闪频次(占95.6%)明显高于正闪频次(占4.4%),闪电发生主要集中在4—10月,日分布有两个高频时期(0:00-3:00,13:00-16:00),闪电频次随着海拔高度上升而逐渐减少;正闪所占的比例和高幅值闪电比例都是随着海拔高度的上升明显增大;正闪平均雷电流强度明显高于负闪,其冬季平均雷电流强度明显大于夏季;正闪平均雷电流强度日变化有两个峰值(凌晨和正午前夕);正闪雷电流强度随着海拔高度升高而增加。在此基础上获得了丘陵山区雷电流幅值的累积概率分布曲线,为防雷设计、施工提供了可靠的科学依据。

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.

基于正态分布拟合与检验的闪电定位资料控制

选取福州地区2007—2012年闪电定位资料,使用Matlab对数正态分布拟合方法以及STATA的正态分布检验方法对数据进行质量控制,研究闪电定位数据误差修正方法。结果表明：利用Matlab对数正态分布拟合方法与STATA正态分布检验方法,可以定量找到闪电定位资料小幅值电流干扰区间,对于有效利用闪电定位资料有较好的参考价值。福州地区小幅值雷电流干扰区间为0~1 k A,剔除此区间资料后正闪拟合效果最佳。在使用福州地区闪电定位资料时可先将此区间小幅值闪电误差数据删除,该结论可为福州地区闪电定位数据修正提供参考。

珠江三角洲地区雷电时空分布规律的统计研究

利用广东雷电定位系统监测的2000—2008年雷电定位数据,分析广东省近十年雷电时空分布规律特征。通过绘制的历年平均地闪密度变化趋势图和1 km×1 km大小网格的网格法绘制的历年地闪密度图,分析珠三角地区地闪密度变化特征。另外,超过各电压等级输电线路反击耐雷水平的雷电流对电网影响很大,以典型线路耐雷水平为依据,绘制出超过输电线路反击耐雷水平的雷电地闪分布图,分析电网遭受雷击的危险区段。雷电流幅值对防雷评估和防雷策略的制定具有重要意义,根据统计方法分析了珠江三角洲地区及广东省雷电流幅值分布规律的特征,并绘制了超过造成输电线路耐雷水平的落雷分布图,指导不同经济水平层次城市的线路运行部门加强对雷电密集区和密集时段的运行维护,完善落雷密集区内的输电线路绝缘强度参考标准,并为设计部门提供新的线路防雷设计依据。

基于雷电定位数据的广州白云机场10kV配网雷击风险评估

广州白云机场是重要性等级极高的供电负荷,电网雷害威胁大,研究白云机场配电系统的雷击风险,对制定相应的防护策略有重要的参考意义。根据雷电定位系统1999—2008年10 a的定位数据分析白云机场地闪密度和雷电流幅值概率分布规律,参考IEC62305标准建立10 kV配网的雷击风险评估模型,根据模型计算白云机场10 kV配网的雷击风险,所得结果与实际跳闸情况较相符,为白云机场10 kV配电系统的防雷提供重要参考。

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.