闪电资料在成都地区闪电定位数据质量控制中的应用

成都平原属暖湿亚热带太平洋东南季风气候区,中小尺度天气系统十分活跃,雷电活动频繁,分析和应用地基闪电定位系统（advanced direction and time-of-arrival detecting system, ADTD）闪电监测资料须对闪电数据实施质量优选。利用成都地区2011—2020年间的闪电监测资料,分析得出成都地区小幅值闪电的时间分布特征。采用对数正态拟合分析方法得出成都地区闪电监测资料中小幅值地闪的干扰范围为绝对值≤3.10 kA,对数正态拟合检验表明剔除该部分闪电数据后拟合效果更佳。研究表明对数正态分析方法可以定量化确定成都地区小幅值闪电数据中的干扰区间,从而为该地区的闪电资料处理及应用提供了理论依据。     

闪电多点定位系统的开发与应用

介绍开发闪电多点定位系统思路和框架结构,并提供核心源代码。该系统可对闪电定位系统监测到的闪电资料进行处理后存储于SQL2000数据库中,通过程序调用数据将闪电数据重新定位于地理信息地图中。该系统的开发与应用对于多个相同类型的大型建设工程、重点工程、爆炸和火灾危险环境、人员密集场所的雷击风险评估、雷电分布规律和雷灾事故调查具有重要的作用。     

人工引发闪电和自然闪电回击电流波形的对比分析

对2005年夏季在山东引雷实验中获得的一次传统人工引发闪电1μs时间分辨率的电流资料进行了分析。整个电流持续时间约1120ms,包含10次回击过程,时间间隔为18~210ms,平均为87ms;回击电流峰值的几何平均值为11.9kA,变化范围为6.6~21.0kA。通过人工引发闪电和自然闪电的对比分析,发现传统人工引发闪电的回击电流峰值(10~17kA)与自然闪电的继后回击(12~18kA)基本一致;空中人工引发闪电的首次回击(也有作者称为"小回击过程")电流峰值(24~37kA)略小于自然闪电的首次回击(30~45kA);不同地区下行自然闪电回击电流峰值存在最大约50%的差异;上行自然闪电回击电流峰值(8~10kA)小于其他类型的回击。     

闪电定位资料与人工引雷观测结果的对比分析

闪电定位系统(LLS)是目前最主要的雷电监测手段,在雷电预警以及雷电防护等工作中起着重要的作用,但其性能指标大多基于理论分析,实际检验工作一直比较缺乏。为了对闪电定位结果的精确性进行检验,利用2007/2008年广州从化人工触发闪电的近距离光电观测数据,分析了广东电网闪电定位系统对人工触发闪电事件及其回击过程的探测效率和探测精度。结果表明:对于14次包含有回击过程的人工触发闪电事件,闪电定位系统共探测到13次探测效率约为93%(即13/14);对于能够利用观测资料确认的62次回击过程,闪电定位系统共探测到26次,探测效率约为42%(即26/62);参与定位的站数≥3个的回击记录有24次,其中有21次回击过程属于接地点已知的地面触发闪电事件,闪电定位系统对这些回击过程接地点位置的平均定位误差约为760m;对于其中9次有雷电流直接测量结果的回击过程,闪电定位系统雷电流峰值反演结果的相对误差约为14%。     

基于时差和聚类算法的闪电定位方法

闪电的监测与定位对减少雷电灾害具有重要的意义,定位精度是闪电定位系统的关键指标。 针对传统定位方法的定位 精度受到数据粗差、站网布局影响大的问题,提出一种基于时差和聚类算法的定位方法。 基于到达时间差原理对闪电定位数据 进行组合定位,采用 K-means 对组合定位数值进行分类并剔除离群点得到最终精确定位值。 以江苏省闪电探测网为例,定量研 究了区域内定位误差的数值分布、测时精度和站网布局对定位误差的影响。 结果表明,相对传统的到达时间差方法,该方法计 算的区域定位误差由 5 km 减小为 2 km;四站定位的均方根误差由 0. 89 km 减少为 0. 07 km;定位误差受到测时误差的急剧增 加变为缓慢增加,且网站布局对定位误差的影响明显减小。     

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258.5km2,雷暴活动一段时间后,在广州南部发现另一处雷暴向北方移动,两处雷暴汇合后又分开向东边移动,后一处雷暴平均速度为14.72km/h,行进中全闪电平均影响范围达221.2km2.     

人工触发闪电

本文基于国外近二十年人工触发闪电试验发表的文献。结合我们的工作经验及一些看法,从人工触发闪电的物理概念、技术、触发条件、特性及应用等方面,对人工触发闪电作了一个定性的较系统的概括。     

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。     

雷电电磁场的空间分布

基于传输线 (TL )闪电回击模型计算了闪电回击产生的空间电磁场 ,根据计算结果总结了闪电电磁脉冲(L EMP)的空间分布规律     

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。     

A field study of lightning overvoltages in low‐voltage distribution lines

The number of home electric appliances, such as personal computers and telephones, has been rapidly increasing. Lightning damage to these home electric appliances has a great impact on a highly sophisticated information society. There are cases in which lightning overvoltages in low‐voltage distribution lines cause malfunctions in them, even though they are equipped with surge protective devices to protect against lightning overvoltages. Therefore, for lightning protection of low‐voltage equipment including home electric appliances, it is important to understand the phenomenon of lightning overvoltages in low‐voltage power distribution lines. However, many aspects of this problem are not entirely clear, in particular how they are generated. The Tokyo Electric Power Company carried out lightning observations on low‐voltage distribution lines. The observation results provide a statistical distribution of lightning overvoltages in low‐voltage distribution lines. A mechanism for generating lightning overvoltages in low‐voltage distribution lines is inferred from the observed waveforms and facilities data. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 183(2): 12–21, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.21299     

电网雷害分布图研究

为能够直观反映电网雷害分布,从地闪时空分布基础数据出发,通过确定电网雷害危险电流区间研究确定雷害危险事件频次分布及其分级的评估体系,提出了电网雷害分布确定方法。以华北雷电监测网2003~2006年共计375.2万次地闪记录数据为例,结合华北500、220 kV电网典型耐雷水平及其雷害故障历史记录数据,用电网雷害分布统计方法,研制了华北电网雷害图;分析了华北电网雷害事件与雷害分布图相关性。结果表明,电网雷害分布图与电网雷害故障历史记录间有良好的线性相关性。     

山西电网的雷害及防雷措施探讨

随着电网的发展，输电线路分布日益广阔。由于山西特殊的地理形势，线路遭受雷击而掉闸事故有增长趋势，并对电网的正常运行构成危害。因而防雷措施日益重要。本文分析了山西电网的特点，并从调度角度提出在考虑线路防雷的同时加强电网防雹的看法，把线路防雷扩展为系统防雷，最终提高电网的安全性、稳定性。     

磁带直接测量雷电流最大陡度的方法与机制

雷电流最大陡度是导致二次设备电磁感应过电压、输电线路反击过电压的关键参数。统计表明，电力系统事故中50%与雷击有关，而在雷击事故中有50%与雷电流最大陡度有关。将两条互相垂直的预录有基准信号的同型号磁带同时置于雷电通道旁，可实现直接测量雷电流最大陡度。文中建立了雷电流产生的磁场对磁带磁化的物理及数学模型，并定义磁力线垂直穿过一条磁带正面为磁带水平放置，垂直穿过磁带侧面为磁带垂直放置。研究表明：水平放置磁带的消磁长度由雷电流产生的磁场强度和在磁带中感应的与其陡度成线性关系的感应电流共同产生；垂直放置磁带的消磁长度仅与雷电流产生的磁场强度有关，而其感应的电流对磁带的消磁长度可忽略不计。故计算两条磁带的消磁长度差可直接测出雷电流最大陡度。经实验验证，该测量方法误差小于5%。     

2000～2007年输电线路雷击闪络统计分析(英文)

Lightning stroke is one of the important causes of the accidents that occur on transmission lines. With the development of power system, the proportion of outages on transmission lines because of lightning stroke also increases. And according to the lightning accidents results, the lightning stroke characteristics is related to the time factors tightly. In order to analyze the correlativity between the lightning flashover amount and the time factors, about 425 times lightning flashover on 187 lines in 10 power supply companies of 220 kV and 500 kV transmission lines during 2000～2007 are investigated in this paper. The correlativity between the lightning flashover amount and the time factors is analyzed. According to the lightning stroke accidents investigation records, the lightning flashover amount of transmission line increases from the year of 2000 to 2007. In each year lightning flashovers mostly happen in the month of June, July and August. Similarly in each day the flashover amount also varies with the time of day obviously. These lightning flashovers mainly occur during 14:00～21:00 in the afternoon. The analysis results in this paper have a good agreement with the meteorological observations and lightning detection data of lightning location system (LLS). And these results provide good reference for the lightning protection work in power system.     

10 kV配电变压器雷电过电压及其防治方法研究

10 kV台区配电变压器是配电网最重要的设备之一,但在多雷区时常发生雷击损坏故障。根据台区典型设计和现场勘查结果,建立了雷电直击导线和雷电感应下的电磁暂态仿真模型,分析了配电变压器高压侧绝缘的雷电过电压,结果如下:雷电直击导线后,变压器绝缘承受的电压为避雷器残压和接地引下线电压之和,过电压幅值极易超过标准雷电耐受电压75 kV;雷电感应的能量较小,过电压幅值超过标准雷电耐受电压的概率非常小。同时,研究了加装避雷线对雷电直击过电压的防治效果,发现避雷线可大幅降低过电压幅值,若在此基础上缩短避雷器横担至变压器支架的电气距离,可大大降低变压器损坏概率。     

配电线路防雷与接地措施

雷电对电气系统中的配网危害十分严重,因此,采取有效的防雷、接地措施十分重要。就配电系统中线路和变压器的防雷、接地问题进行了分析,并提出了相应的应对措施,为设计和运行维护人员提供一定的参考。     

Distribution arrester outages caused by lightning backflow current flowing from customer's facility into power distribution lines

Direct lightning strokes are considered to be a main cause of damage to surge arresters on power distribution lines. Recently, lightning performance of distribution lines has been observed using still cameras, and lightning‐caused distribution outages on hilltop areas on the coast of the Sea of Japan have been investigated. This research has shown a possibility that lightning backflow current flowing from customer facilities into distribution lines causes damage to surge arresters on the distribution lines. We have investigated the lightning backflow current flowing from customer facilities into distribution lines as a cause of damage to surge arresters. The main results are as follows: (1) The electric charge of the backflow current flowing into distribution lines is more than 60% of that of the lightning stroke current. (2) If the grounding resistance of the customer's facility is not low, the failure rates of a surge arrester caused by backflow current due to winter lightning is more than 90% of that caused by direct lightning strokes. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(3): 9–20, 1999     

Lightning occurrence characteristics in Japan for 17 years: observation results with lightning location systems of electric power utilities from 1992 to 2008

We summarize the lightning data for 17 years from 1992 to 2008 obtained with lightning location systems of nine electric power utilities in Japan and analyze them. The observed annual number of lightning flashes of which the current is more than 10 kA is 400 000–800 000 and the 50% value of the cumulative distribution of lightning peak currents is about 23 kA in recent times. The variation of lightning occurrence characteristics by areas, seasons, and so on, is clarified. Comparison of the obtained data with those obtained by another lightning location system is also made. The relationship between lightning occurrence and climate is discussed. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

直击雷故障类型下雷电流分流系数仿真研究

雷电参数反演研究对采取有效防雷措施具有十分重要的意义。不同雷击故障类型的输电线路雷电流分布情况相差较大,给雷电流幅值反演带来极大困难,有必要对直击雷下的雷电流分布进行研究。以110 k V输电线路典型直击雷故障电流波为研究对象,首先介绍基于微分环的输电线路雷电流在线监测系统监测原理以明确杆塔分流系数相关量;其次,结合某110 k V输电线路实际参数,建立ATP-EMTP电磁暂态仿真模型;最后,分析不同波形及幅值的雷电流源在直击雷故障下的雷电流分布情况以统计分流系数变化规律。ATP-EMTP结果表明,不同波形的雷电流源下绕击闪络分流系数及其随幅值变化的变化规律相近,而不同波形雷电流源下反击的分流系数相差较大,其随幅值变化的变化规律均较为平稳。因此,雷电流参数反演计算时可根据不同直击雷故障类型采用相应的选择方案。