人工触发闪电引发的低压电源系统过电压特征

针对全国自动气象站采集器屡遭雷击致使不能正常业务运行的现象,开展了自动气象站电子设备电源系统雷电防护试验。利用人工触发闪电技术,对自动气象站采集器电源线路感应过电压进行了观测,对雷击造成的感应效应和采集器等电子设备的雷电防护关键技术进行了探讨。分析了多回击触发闪电引起输电线路的感应过电压特征、浪涌保护器(SPD)残压特征以及与触发闪电之间的关系。结果表明:近距离触发闪电的回击过程在架空线路上产生峰值达十几kV的双极性感应过电压,过电压可分为主峰值段和后续过电压两个阶段,其平均持续时间分别约100μs和4 ms,后续过电压持续时间与回击后连续电流的波动有关;在人工触发闪电的初始连续电流阶段也能感应>2 kV的过电压,且持续时间较长,过电压集中段时间约12 ms,平均电压332.5 V,其对输电线路造成的危害也不容忽视。SPD残压峰值与触发闪电电流峰值有较好的正相关关系,相关系数为0.86,SPD残压特性稳定,在一定程度上起到了限压泄流的作用。     

基于触发闪电的共用地网雷电流分布观测及分析

对于雷电流在地网上分布的研究大多是基于理论分析,为此,通过野外试验并结合ATP-EMTP仿真分析了雷击共用地网时雷电流的分布情况。研究结果表明:共用地网模型中连接地网的2条扁钢分流到远端地网电流5次回击幅值和电量平均值分别为-1.2 k A和-0.24 C,分别占注入触发闪电的7.8%和27.0%;波前时间平均值和波尾时间平均值分别为22.0μs和149.2μs,分别是注入触发闪电的44倍和16倍;触发闪电电流中的一次幅值为-19.3 k A的M分量分流到远端地网时波形和注入闪电电流相似,与回击分流到此的电流也较为相似。仿真与实测结果对比发现:回击过程分流的幅值和波前时间与实测结果相符合,但波尾时间模拟结果有明显的差异;M分量模拟结果与实测整体波形都比较符合,效果优于对回击过程的模拟。触发闪电电流注入后,共用地网远端M分量电流幅值衰减比例要远小于回击过程,而其波形与回击类似,M分量对远端地网分流和地电位升高的危害应值得关注。     

广州地区地闪放电过程的观测及其特征分析

为了比较系统地认识和理解地闪放电的特征,利用高速摄像机和闪电电磁场观测设备对广州地区的地闪放电过程进行了光、电、磁综合观测。分析结果表明:1)地闪预击穿过程由呈双极性的大脉冲簇组成,80%以上的脉冲的初始极性与其后的回击极性相同;2)负地闪首次回击前的下行梯级先导均表现出较多的分叉,平均发展速度为105 m/s量级,在向下发展过程中速度增加,通道亮度也逐渐增强;3)当下行先导接近高建筑物时,在高建筑物上常常激发产生出多个上行先导,不管是上行连接先导还是上行未连接先导,均可以发展传输上百m,甚至达到几百m,2维平均发展速度均在104～105 m/s量级;4)72%的负地闪具有多次回击,且有3次回击的比例最高,约为25%,回击之间的时间间隔主要在100ms之内,但最大可达500ms;5)在人工触发闪电中直接测量的回击电流峰值在6.67～31.93kA之间;6)65%的负地闪含有连续电流过程,41%的回击后跟随有连续电流,连续电流的持续时间在1～358ms之间;7)连续电流中的M分量持续时间主要集中在3ms以内,相邻M分量之间的时间间隔主要分布在0～10ms之间,2/3的第1个M分量起始时间与回击起始时间之间的时间间隔<2ms。     

基于等保2.0的智能矿山工控安全防护体系设计研究

工控安全近年在国家相关部门的有力推动之下,企业在对工控安全的认识和重要性方面已经达成共识。矿山行业在大力推进绿色、智能、两化融合进程中,对工控网络安全重要性的认知也有了长足的进步。本文总结焦家金矿工控安全防护体系建设工作的设计和实践,提出了既能满足网络安全等级保护要求又能契合智能矿山自身业务需要的工控网络安全防护体系框架和关键技术设计。     

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%。     

Snake模型在雨滴边缘检测中的应用

数字摄像技术在降水粒子的自动观测中具有非常好的应用前景,如何在数字图像中准确地进行降水粒子的边缘检测是其中的一项关键技术。Snake模型具有很好的融合图像上层知识和底层特征的能力,能够实现目标轮廓的准确定位。结合雨滴图像自身的特点,提出了目标形心的自动标定方法,在此基础上改进了Snake模型初始轮廓点的选取方法,并通过贪婪算法进行迭代处理,实现了基于Snake模型的雨滴边缘检测算法。算法能够准确地对数字图像中的雨滴边缘轮廓进行检测,且具有较好的稳定性。与传统的边缘检测算子相比,该方法对雨滴图像获得了更好的边缘检测效果。     

太赫兹超导动态电感探测器性能表征用零差混频系统研制

零差混频系统（Homodyne mixing system）对太赫兹超导动态电感探测器（Kinetic inductance detectors, KIDs）性能表征具有重要的作用。然而,零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混频硬件系统,结合软件算法实现了测量系统的集成化、IQ混频器不平衡性校准、KID的性能表征;同时实现了在VNA（vector network analyzer）CW模式下的KIDs噪声测量;以及基于自相关算法的双通道零差混频硬件电路设计,有效的抑制了干扰信号。值得注意的是,这些研究成果被应用于表征KIDs 性能,对KIDs阵列设计起到了重要的作用。     

“先导－回击模型”与人工触发闪电特征参数计算

在关于地闪通道的“先导模型”和“回击模型”基础上,建立了“先导—回击模型”,并利用该模型对2005年8月2日3次人工触发闪电中观测到的12次直窜先导和继后回击过程的慢电场变化资料进行了闪电通道特征参量的计算。计算结果发现：3次人工触发闪电的高度分别在8．68、4．48和10．59km；直窜先导过程的电荷线密度范围为49．3～130．05μC/m；先导发展平均速度范围为0．23×10~7～1．48×10~7 m/s；先导平均电流范围为0．14～1．87kA；先导通道电压范围为7．94～20．33MV；继后回击中和的电荷量范围为0．16～1．21C；继后回击过程的回击平均速度范围为2．61×10~7～11．86×10~7m/s；回击平均电流范围为1．56～12．59kA。分析表明,“先导—回击模型”降低了对观测点站数和观测环境的要求,同时对通道具有较强的计算能力。     

两次仅有连续电流的负极性人工引发雷电特征分析

对2006年8月28日在广州从化人工引发的两次雷电(F184626和F185503)的特征进行了分析。这两次触发闪电都是经典负极性慢型放电过程,整个放电过程仅有连续电流没有回击,但连续电流过程中包含有多个M分量。两次过程触发时地面电场分别为-6.1 kV/m和-8.2 kV/m,触发高度分别约336 m和244 m。资料分析表明,两次人工引发雷电形成稳定上行正先导之前,出现多次明显的双极性脉冲,脉冲间隔平均值分别为18.12 ms和16.64 ms;在上行正先导产生初始阶段出现明显的阶梯特性,梯级先导脉冲的平均间隔分别为20 ms和24 ms,总持续时间都约为250 ms,脉冲的宽度约1 ms。8月28日的两次触发闪电与以往北方正极性的慢型放电过程相比有连续电流持续时间较长等特征。     

负地闪先导—回击过程的光学观测和分析

为了解闪电先导传输的过程以及雷电灾害产生的机理,利用高速摄像观测自然闪电的资料,结合地面电场变化观测,分析了27次自然负地闪先导-回击发展过程的特征。结果表明:>90%的负地闪首次回击前下行梯级先导具有明显的多级分叉现象,随其下行发展,接近地面时分叉逐渐增多,先导的发展速度为104~105m/s量级;约30%(8/27)的地闪具有多个接地点;约44%(12/27)的地闪具有多次回击,其中回击次数最大值为13,回击次数>10的地闪有4次;多接地闪电中有62%(5/8)具有多次回击,但发生多次回击的接地点均只有1个,其余的接地点均只发生1次回击。