肃雷暴云电荷分布和闪电特征的个体差异

分析观测的资料表明,虽然甘肃地区雷暴云的电结构普遍呈三级结构,云底部存在一分布相当广的正电荷层,但不同雷暴中的闪电类型及闪电行为特征往往有较大差异。有些雷暴没有负地闪,而有些雷暴过程中却有负地闪;有些雷暴中的负地闪全为C型,有些则既有C型,又有P型。不同雷暴中闪电情况的不同,与雷暴云的个体差异性有关。     

我国两类电结构不同的雷暴云

利用观测资料,对海南岛和甘肃地区雷暴的电结构进行了综合分析研究。     

闪电甚高频宽频包络亚微秒辐射特征

利用时间分辨率为0.1ms的快天线电场变化和126MHz(带宽6MHz)甚高频(VHF)辐射资料，对甘肃平凉地区雷暴过程中闪电辐射特征进行了分析研究；并引入脉冲丰度这一概念，对地闪各特征阶段VHF辐射脉冲进行定量分析。统计分析发现：在地闪首次回击前，各特征阶段脉冲丰度有明显不同，回击过程脉冲丰度最高，并且其VHF辐射脉冲幅值远大于其余阶段；而在回击之后，有时仍存在很强的VHF辐射，其辐射脉冲幅值甚至超过了回击过程和梯级先导过程；云闪的初始阶段VHF辐射会有间歇性变化，其脉冲序列持续时间一般很短，活跃阶段VHF辐射脉冲较丰富，云闪末尾阶段VHF辐射脉冲稀少。最后对这些现象进行了理论探讨，认为地闪各特征阶段脉冲丰度的明显不同，是地闪各阶段放电强度以及放电机制的不同造成的。     

近距离负地闪电场波形的观测分析与数值模拟

利用GPS同步的高时间分辨率闪电电场变化仪,2002年夏季对青藏高原东北部地区的闪电特征进行了多点同步观测,得到了0.4μs时间分辨率的慢天线电场变化仪资料.文中主要分析了8月4日一次雷暴过程中大量负地闪电场变化波形,发现首次闪击先导电场反转距离的变化范围为3.4～5.1km.在3.4km以内,负先导引起的电场变化为负,地闪典型波形呈V形;在5.1km以外,负先导引起的电场变化为正,地闪典型波形呈MP形,即随距离的增加,负地闪典型波形一般从V形变为MP形.另外,将源电荷先导模式和电荷均匀分布的回击静电模式结合,对首次闪击电场变化波形的V形和MP形结构进行了模拟,模拟结果与实际观测结果有很好的一致性.     

基于雷电定位系统监测数据的雷暴云趋势预测

以往的雷电预警研究无法给出特定区域落雷密度以及落雷频数随着雷暴生消演变的规律,而这是影响输电线路实时雷击跳闸概率的关键因素,对于输电线路雷击跳闸预警研究具有重要意义。首先将观测的目标区域按0.01×0.01划分为等面积网格,将每15 min雷电定位系统测量落雷数据按时间等分为3段;通过对每段落雷数据聚类分析剔除数据中的杂散点;在聚类云团识别的基础上,线性拟合3个连续时间段每个聚类云团质心位置,预测未来15 min内任意时间聚类云团质心移动规律;统计分析该时间段每个网格落雷密度并利用反距离加权插值法对所有网格在该时间落雷密度进行计算,获得聚类云团覆盖区域;最后,利用海南电网雷电定位系统历史数据对该算法进行验证。结果表明,该算法在15 min内聚类云团质心预测结果相对误差在20%以内,落雷预测区域与实际落雷区域基本吻合。     

高原雷暴地闪回击辐射场特征分析

该文主要利用微秒量级时间分辨率的慢天线电场变化仪资料，对甘肃平凉地区雷暴过程中云地闪电首次回击和继后回击的远区辐射场特征进行了观测研究，并与国内外结果进行了对比分析。发现高原夏季雷暴过程中的闪电特征具有较大的独特性，平均而言，高原雷暴正负地闪首次回击辐射场波形的过零时间分别为63μs、66μs：正负地闪首次回击负反冲深度分别为20％、31％，其二者均介于美国夏季雷暴和日本冬季雷暴之间。负地闪首次回击和继后回击初始峰值之后，通常叠加有明显的次峰现象，而正地闪相对较少，相邻次峰间隔依次增大，相对强度依次减小。     

地表相对介电常数对雷暴云定位影响分析与研究

地表并非均匀介质的理想导体,传统的一维大气电场分量无法准确的对雷暴云进行定位,而利用大气电场三维场强分 量进行雷暴云定位时,电场的场强、雷暴云的高度角测量往往会受到地表及空气介电常数的影响,产生定位误差。 为解决雷暴 云定位精度低的问题,分析了三维大气电场对于地表相对介电常数的敏感特性,结合镜像法,利用空中电荷电场分布、雷暴云电 荷结构等原理,建立了雷暴云定位模型,分析得到大气电场场强、高度角与环境相对介电常数的关系。 实验结果表明,地表相对 介电常数越大,所测得的电场水平分量与雷暴云高度角越大,地表相对介电常数与大气电场水平分量的相关系数为-9. 5,呈负 相关,相关性强,因此要获得准确的雷暴云高度及方位,还须实时的地表相对介电常数进行修正。     

雷暴活动全闪电定位及空间演变过程分析

该文基于全闪电定位系统,采用网格空间时间密度法对广州地区夏季一次雷暴活动的空间演变过程进行全闪电定位和空间演变过程分析,得到雷暴在不同时刻的扩散面积、主放电中心的坐标、移动速度、移动方向,并画出了地域演变图像.该雷暴为一次过境雷暴,雷暴起始时沿东北方向以平均67km/h的速度移动,移动过程中全闪电平均影响范围达258....     

组合八邻域跟踪算法监测全闪电雷暴活动时空演变过程及特征

雷暴是威胁电力系统安全可靠运行的重要因素,监测雷暴活动可以为电力系统雷电防护提供雷暴活动路径及预警信息。该文提出一种组合八邻域雷暴跟踪算法及跟踪结果评估指标,并采用该算法对珠三角地区九次雷暴活动进行时空演变特征分析和定量评估。结果表明,九个雷暴活动共识别出大于18 min的轨迹1 490条,其中简单轨迹和含分裂合并过程的复杂轨迹各占一半。雷暴活动平均速度为51.4 km/h,速度中值为43.0 km/h,简单轨迹平均速度比复杂轨迹慢。评估指标命中率(POD)、虚假警报率(FAR)和临界成功指数(CSI)分别为64.3%、40.4%和42.7%,轨迹时长中值、平均轨迹偏差、非连贯性和平均合并分裂次数分别为24 min、2.80 km、0.032 7 s^-1和2.51次。该方法可以很好地描述雷暴活动时空演变过程和评估跟踪结果,为雷电预警提供了有效手段。     

回击过程中具有多个接地通道闪电的研究

根据广东顺德与青海大通地区2002年夏季多次雷暴过程中地闪的电场和光学资料,研究了一次回击过程中具有多个接地点的闪电(MGPF)和产生、影响MGPF的因素。结果表明:1)广东371次地闪中MGPF有62次(约16.7%);青海119次地闪中MGPF有21次(约17.6%)。2)广东与青海MGPF的相邻接地点间的时间间隔分布分别为20~342μs和8~172μs。3)随着回击次数的增加,闪电在回击过程中具有多个接地点的几率降低。4)广东与青海MGPF的回击前梯级先导速度无量级差异。闪电在一次回击过程具有多个接地通道,因而对地面设施将产生更大的危害,这对雷电防护设计和改进提出了更高的要求。     

鄂西三峡地区雷电定位系统与卫星闪电观测数据的比较分析

鄂西三峡地区是我国重要的输电线路走廊,雷击闪络事故比较严重。为研究这一地区雷电活动规律,对2005-2008年电网雷电定位系统（lightning location system,LLS）和卫星搭载的闪电图像传感器（lightning imagesensor,LIS）数据进行了配对比较研究。其中,以LIS数据为基准,在...     

浙江省雷电时空分布特征及影响因素分析

根据浙江省建站始到2011年70个地面观测站的雷暴日资料、浙江省电力部门闪电定位系统的2005—2011年地闪数据和电网雷害资料,分析研究了浙江省雷电的时空分布特征及影响因素。研究结果表明:浙江省雷电主要集中在3—9月,多发生在15—16时段。全省雷暴日分布呈现山区比平原地区多,内陆比沿海多的特点。地闪密度呈现明显的地域性差异,地闪高密度区表现为两大片、若干点的分布。负闪占总地闪的百分率为94.91%。正、负闪电强度主要集中在0~50 kA。地闪高密度区的分布,与气候、地形、地貌、地面大型水体和城市热岛效应有着密切关系。     

雷电放电过程高速摄像观测研究

雷电放电过程的研究是准确仿真模拟雷击过程的基础,高速摄像技术的快速发展为雷电放电过程观测研究提供了有力手段。利用最快帧速达6.5×105帧/s、最大分辨率达(1024×1024)像素,拍摄时长达秒级的摄像系统,结合覆盖全国电网的雷电监测网,对雷电放电过程进行了观测研究和分析。连续多次地闪的观测结果表明:高速摄像系统与雷电监测网观测到的地闪时间间隔完全吻合,监测到的电流大小和图像中回击通道亮度变化一致;地闪和云闪观测结果较好反映了先导发展过程,高速摄像系统的高时间分辨率及高图像分辨率可以获得地闪的多个先导的发展速度随时间变化的曲线,细致反映出梯级先导竞争放电的变化过程;观测到的地闪主先导发展速度约在2.7×105m/s~2.4×106m/s,平均为1.2×106m/s,与以往其它雷电研究结果一致。云地闪放电过程高速摄像观测为全面掌握雷击物理机理提供了详细的图像资料。     

基于改进DBScan算法的雷暴挖掘与研究

为了从已发生的雷电现象中提取雷暴并研究雷暴活动规律。文中根据雷电定位系统采集的雷电数据,使用大数据、数据挖掘等计算机技术,开发基于Spark框架的改进DBScan算法,进行雷电聚类分析,提取雷暴,在ArcGIS软件中动态分析雷暴产生、爆发、移动、消亡全过程,最后通过计算机对雷暴进行分析统计,寻找雷暴活动规律。根据历史雷电数据逆向挖掘雷暴,掌握雷暴的活动规律,对今后雷暴预警奠定基础。     

多接地点闪电的梯级先导与回击过程的研究

利用成像率为1000幅/s的高速数字化摄像系统和电场变化仪,对在一次回击过程中具有多个接地分支的闪电(MGPF)进行了研究。结果表明:MGPF回击前的梯级先导由包含2~4个脉冲的脉冲束组成,脉冲束间的时间间隔平均值约为26μs,脉冲间的时间间隔平均值约为5μs;广东MGPF回击过程中和的电荷量约为4.5C,青海的约为11C;广东MGPF发生比例为16.7%,青海的为17.6%;一次回击的多个接地分支多发生在首次回击。通过分析发现,MGPF的形成与闪电的梯级先导、连接过程等有重要关系。闪电在一次回击过程中具有多个接地分支对雷电防护方法和设计的改进提出了更高的要求。     

我国中部地貌过渡带的雷电特征

我国中部地貌过渡地区地势复杂,是雷电灾害多发区之一,为了进一步明确该地区雷电的特征,根据卫星的总闪和地面的地闪定位数据资料,通过统计对比,分析讨论了总闪与地闪特征,得到以下主要结论:总闪多年平均分布是西北较少,而东南较多;年总闪数出现极大值的年份恰好是拉尼娜现象强盛年份,或者是弱的厄尔尼诺年;而总闪最小的极小值则出现在ElNio的最强盛年份;地闪的增加往往出现在极易形成不稳定层结的地貌过渡带的核心区域;正负地闪比例与北方有较大差异,而更接近于南方;多数的正负地闪只有一次回击;地面的地闪与卫星的总闪资料在5～9月份都具有较好的一致性。     

闪电定位资料质量控制中小幅值地闪范围的研究

分析和应用闪电定位资料必须对其数据进行质量控制,如将被闪电定位仪误探为地闪的云闪小幅值数据剔除。为此,采用对数正态分布函数拟合分析了重庆地区闪电定位资料(1999—2008年),发现剔除幅值为5 kA以下的地闪(占总地闪数比例为1.05%),能更好地反映地闪的统计特征,且能通过显著性检验;分析了不同幅值小电流地闪频次的逐年变化特征,发现剔除5 kA以下的地闪,既能反映闪电定位仪的工作原理(存在误探现象),也能客观反映设备升级优化后取得的效果(误探明显减少)。基于此,建议将重庆地区"小幅值"地闪范围定为雷电流幅值在5 kA以下的地闪,该结论可供各地区研究"小幅值"地闪范围和质量控制提供参考。     

地闪参量特征的统计分析

通过对北京和兰州中川地区测到的地闪资料进行的计算和统计分析,总结了两地区正负地闪的电流幅值、电流梯度、回收数、峰值电流时间、回周间隔等一批在防雷工程中具有较大在参考价值的闪电参量的概率分布特征,以及北京地区的平均年落雷密度分布和平均年雷暴日分布。     

复合绝缘子表面憎水性和污秽对其湿闪电压的影响

提出一种染污复合绝缘子的湿闪络试验方法，给出不同憎水性和污秽条件下复合绝缘子的干、湿闪电压，并根据试验结果对其干、湿闪机理进行了分析。试验结果表明：复合绝缘子的湿闪电压随表面憎水性的减弱而降低，干闪电压与表面憎水性无关；表面存在污秽时，绝缘子的湿闪电压较清洁表面有明显下降；其表面憎水性的不同仍然影响着复合绝缘子的湿闪电压；在不同盐密条件下，涂污的复合绝缘子湿闪电压也随表面憎水性的减弱而降低；重污秽条件下其表面憎水性较差时的湿闪电压要比憎水性良好时下降11％。     

从一起雷暴事故看继电保护的优化

通过对某500 kV变电站因雷暴引起的220 kV正、副Ⅰ段母线全部失压事故分析,介绍了故障发展及其继电保护动作的过程,对合理地优化继电保护设计进行了探讨,提出增设220 kV断路器断口击穿保护、220 kV失灵保护智能化跳闸方式等继电保护改进方案。