基于改进聚类分析与网格搜索优化的雷电定位算法研究

为了提高雷电定位精度与算法模型性能,在定位计算中引入了改进的聚类分析算法,评估了不同算法在国家雷电监测网中的性能。仿真结果表明,具有噪声的基于自适应密度的空间聚类(ADBSCAN)能根据实际定位结果间聚合程度自适应确定邻域参数,实际应用效果最好。最后提出了一套基于改进ADBSCAN聚类分析与网格搜索优化的雷电定位算法(ADGLLA)。在相同回击数量的条件下,ADG-LLA相较于国家雷电监测网得到了更多的定位结果,闪电回击数据利用率从42.78%提高至56.37%,且定位效果较好,精确度更高,平均定位误差也比国家雷电监测网降低了30.78%。文中设计的雷电定位算法能有效识别噪声数据,克服了传统迭代算法计算量大且易于陷入局部最优等缺点,可稳定并精确求解出雷击点。

地闪回击的微秒级辐射场特征及近地面连接过程分析

利用１μｓ时间分辨率的慢天线电场变化仪在甘肃中川地区雷暴过程中测量得到的大量地闪辐射波形资料，对地闪回击辐射场特征及回击的慢前沿过程进行分析，发现１８次正地闪和８５次负地闪首次回击前沿过程上升时间分别为１９．２μｓ（方差６．１μｓ）和９．４μｓ（方差３．９μｓ），８４次负地闪继后回击的前沿过程为４．３μｓ，方差为３．１μｓ；正地闪首次回击的前沿过程占回击峰值的３０％～７０％，负地闪首次回击和继后回击前沿过程分别占回击峰值的２０％～６０％和１０％～３０％。正地闪首次回击的峰值电流和闪击距离均大于负地闪首次回击，前者分别为５６．０８ｋＡ和１３７．２ｍ，后者分别为１６．９２ｋＡ和６２．８ｍ，因此正地闪对地面物体危害较大。对回击前沿过程进行简单分析后，认为它是一个较复杂的过程，可能开始于向下的先导接近地面时连接过程开始的瞬间，之后电流波在连接点处同时沿相反方向上下传播，直到向下的电流波接近地面为止。

雷电电磁场空间分布模型

雷电对航天航空、国防军事等领域的设备、设施有着极大的威胁,但是,国内外的大多数研究都局限于地面建筑物与电子设备的雷电防护。针对这种情况,推导出空间任意场点处的雷电电磁场计算表达式。该表达式反映了雷电电磁场和雷电流回击速度、雷电流大小以及场点高度等多个因素的关系。数值仿真计算了地面场点附近的雷电电磁场,与实际的雷电电磁场的变化规律相吻合,验证了模型的可行性,可作为进一步研究雷电与飞行器在空间的交互作用的理论基础。

广州两座高建筑物上闪击距离的二维光学观测

利用广州高建筑物雷电观测站的高速摄像机在2012—2018年拍摄到的发生在两座尖顶建筑物广州塔(600 m高,12次)和广晟国际大厦(360 m高,9次)上的21次下行地闪光学数据,结合广东电网闪电定位系统提供的回击峰值电流数据,统计建筑物高度和回击峰值电流强度对闪击距离的影响,并探讨闪击距离与上行连接先导起始时间的相关性.结果表明:更高的建筑物上雷电的闪击距离更长,广州塔闪击距离的中位数约是广晟国际大厦闪击距离中位数的2倍;对于确定高度的建筑物,闪击距离有随着回击峰值电流增强而变长的趋势,且建筑物越高,对应的回击峰值电流也越强;在下行与上行先导连接前0.1 ms内,二者的平均速率之比小于4,且速率比值在0~1这一区间的样本最多,占比约65%.

雷达目标回波高速采集系统的设计

论述了一种雷达目标回波高速采集系统的设计思想和系统结构 .针对高速FIFO指针环的结构特点 ,设计了一种采样预触发电路 ,有效解决了门限检测时回波采集丢失有效数据的问题 .系统采用PCI总线的接口技术和可编程逻辑器件 ,实现了双路 5

不同参数对热氨融霜过程中液锤的影响研究

根据氨制冷系统及热氨融霜工艺的特殊性,利用流体力学理论,采用ANSYS有限元软件建立回气总管热氨融霜过程中流体动力学模型,模拟计算不同参数对回气总管液锤产生的影响。研究表明:液锤的液击压力主要取决于氨液剩余填充量和回气总管管长;减少液氨剩余填充量和缩短回气总管长度,能够有效减少液锤的冲击,为今后热氨融霜系统设计、工艺建立及改进提供一定的理论依据。

风机回击电磁场波形特征及辐射增强效应研究

雷电对风电机组安全运行造成严重威胁。基于雷电回击工程模型,结合偶极子辐射理论,建立了风机回击电磁场计算模型,仿真分析了风机回击电磁场波形特征及电场强度变化规律。相比平地雷击,风机雷击的回击电磁场波形明显不同:存在明显的初始尖峰,且达到初始峰值后迅速衰减,波形存在震荡。目前雷电定位系统不能正确识别此类波形,将高估回击电流峰值,以50 km处垂直电场为例,预计雷电定位系统反演的回击电流可能为实际的3倍以上。计算不同距离处的静电场、感应场和辐射场分量后,发现电场增强的原因在于辐射场分量的明显增强;对电场增强效应的细致分析表明此效应对回击工程模型不敏感,说明辐射增强主要是由于回击电流波在风机本体上传播和反射叠加导致的;电磁场增强效应随观察点距离增加逐渐增强并趋于稳定,在目前我国风机普遍100~200 m高度情况下,电磁场增强可能达到3倍。此研究结论对指导风电机组的雷击防护,提升风电场区域地闪监测水平具有重要参考价值。

多回击地闪下变电站雷电侵入波的仿真建模及防护

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因之一,多回击地闪占总雷击地闪的30%~50%,多回击地闪下可能出现连续多个雷电流侵入线路,造成变电站设备损坏,因此有必要开展雷电多回击地闪参数及波形研究,以及连续雷击下变电站设备雷电侵入波建模及防护方法研究。首先,搭建考虑沿线电压、电流传播特性的人工引雷试验平台,进行人工引雷试验,测量引流杆多回击地闪雷电流波形参数和引出线的电压、电流分布;然后,基于实测多回击地闪雷电流波形,开展线路遭受连续雷击下变电站设备过电压等参数的电磁暂态仿真分析,将仿真结果与实测值进行比较,分析误差范围及原因;基于实测后续回击雷电流波形,针对某220 kV变电站开展多回击地闪雷击下站内设备电压、电流及避雷器能量的仿真分析,研究多回击地闪参数对站内设备绝缘设计的影响,并提出相应的防护措施。

基于地闪回击与LLS的OPGW雷击定位精度分析

OPGW雷击监测作为一种较好的输电线路本体雷击监测手段,其雷击定位准确性无法得到现场验证。文章基于OPGW光纤传感雷击监测装置现场实测的雷击数据,通过与雷电定位系统(LLS)结果数据的横比,以及同一雷击多次地闪回击定位结果的纵比,分析OPGW雷击定位的精度与稳定性;并验证导数模极大值波头标定算法用于OPGW雷击定位的有效性。统计结果表明:OPGW雷击定位与LLS定位结果误差基本保持在1~2基塔以内,且多次地闪回击定位结果基本一致。说明OPGW雷击定位具有较高的现场应用参考价值。

400 kJ对击式液压模锻锤动力学参数优化

大吨位液压模锻锤由于系统工作压力高、流量大、工作条件恶劣,导致系统振动严重、打击频次低、打击能量不精确,且回程速度较大、撞缸现象严重。以CDKA系列400 kJ对击锤为研究对象,通过动力学分析,构造了优化目标评价函数模型,选取多组值对压强P、液压缸无杆腔直径D和联动油缸直径d4这3个重要参数进行了仿真研究,并优化了对击锤高压大流量液压系统参数。结果表明:最优的参数组合为P=17 MPa、D=Φ300 mm和d_(4)=Φ60 mm,提高了打击频次,达到55次·min^(-1)以上,稳定了打击能量,降低了回程的最终速度,低至1.86 m·s^(-1),减小了振动程度。

±800 kV宾金线浙江段线路走廊雷电地闪多重回击特征分析

为得到±800 k V宾金线浙江段线路走廊雷电地闪多重回击参数,对2017年6月至9月部分时间的雷电监测数据进行统计分析,结果表明:统计样本中44.78%的主放电含有后续回击,最大后续回击次数、平均后续回击次数分别为17次、1.68次,含多次后续回击的主放电数量不可忽视;90.7%的正极性主放电不含后续回击,而61.94%的负极性主放电含有后续回击;地闪持续时间主要分布于0~500 ms,回击间隔主要分布于20 ms^100 ms;后续回击与主放电的雷电流幅值比值几何均值为0.51,20%的后续回击电流幅值大于主放电电流,比值随后续回击次序增加呈递减趋势、随主放电的雷电流幅值增加呈递减趋势。