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多脉冲下的输电线路瞬态过电压研究

多脉冲下的输电线路瞬态过电压研究

作者：王梧熠南京信息工程大学

学位级别：硕士

输电线路中雷击引起的各类事故时有发生。关于输电线路瞬态过电压的传统研究都是基于单脉冲雷电流源展开的,而自然闪电中多脉冲比例高达70%,且单脉冲在持续时间、能量、电荷量和振荡程度等方面均远小于多脉冲。因此需要对多脉冲导致的... 详细信息

输电线路中雷击引起的各类事故时有发生。关于输电线路瞬态过电压的传统研究都是基于单脉冲雷电流源展开的,而自然闪电中多脉冲比例高达70%,且单脉冲在持续时间、能量、电荷量和振荡程度等方面均远小于多脉冲。因此需要对多脉冲导致的输电线路瞬态过电压情况进行研究。本文在多脉冲雷电流峰值、雷电流最大陡度、上升至峰值时间、转移电荷量Q以及多脉冲持续总时间这五个因素基础上建立了多脉冲等效模型,并提出了计算模型参数的图解法与数值分析方法,最终得到多脉冲雷电流的模型和参数。由于雷击瞬态过电压分为雷电感应引起的耦合过电压和直击雷引起的过电压两种情况,本文通过多脉冲对输电线进行的耦合实验,得到了实际过电压振荡波形,从实验的角度真实还原了多脉冲对输电线产生的耦合电压现象。通过对实验现象和数据进行分析,发现多脉冲和单脉冲耦合实验结果无论从持续时间、能量、电荷量还是振荡程度上均存在很大差异。通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了完整的输电线路仿真模型,包括雷电流模型、杆塔模型、线路避雷器模型、绝缘子串闪络模型和输电线路模型五部分。在仿真模型基础上研究雷击杆塔、雷击避雷线和雷击导线三种直击雷故障下的单脉冲和多脉冲过电压情况。对比不同直击雷电流源引起的过电压波形,结果发现:无论是绕击还是反击过电压,同一幅值的多脉冲直击雷引起的过电压幅值均比单脉冲高,且持续时间和振荡程度也远大于单脉冲。将多脉冲对输电线耦合实验数据以及多脉冲直击雷对输电线路仿真过电压数据应用在过电压在线监测中。通过神经网络算法对数据进行训练并验证,得到的均方误差仅为MSE=0.02496,再将训练和测试阶段的输出与期望进行拟合并验证稳定性。得到的拟合结果表明训练和测试阶段的输出与期望相似度均很高,稳定性较好。通过在Matlab程序中多次测试,得出正确率均超过90%,结果基本可靠。

关键词：多脉冲输电线路雷击过电压电力系统仿真神经网络

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自然闪电多脉冲雷电流等效模型的研究

电瓷避雷器 2018年第1期 46-50页

作者：杨仲江王梧熠于忠江南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

目前对于雷电流波形的研究大都是单脉冲模型,架空线路的感应雷过电压研究、建筑物防雷、光伏、电子信息以及通讯等系统的防雷也是基于单脉冲的研究,而自然闪电中多脉冲比例高达70%。从多脉冲雷电流峰值I_(max),雷电流最大陡度(di/dt)_(m... 详细信息

目前对于雷电流波形的研究大都是单脉冲模型,架空线路的感应雷过电压研究、建筑物防雷、光伏、电子信息以及通讯等系统的防雷也是基于单脉冲的研究,而自然闪电中多脉冲比例高达70%。从多脉冲雷电流峰值I_(max),雷电流最大陡度(di/dt)_(max),上升到峰值的时间t_p,转移电荷量Q四个角度建立了多脉冲等效模型,并提出了计算模型参数的图解法与数值分析方法,对指导今后的多脉冲下建筑物雷电过电压保护,自然闪电电磁脉冲保护以及雷电电磁场的计算等研究有重要意义。

关键词：雷电流波形闪电能量脉冲函数数值模拟

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河北省双线偏振雷达数据质量分析和衰减订正

气象科学 2021年第2期41卷 278-284页

作者：范根昌樊嵘王梧熠河北省人工影响天气办公室石家庄050021

选取河北邢台X波段双线偏振全固态多普勒雷达观测到的典型降水过程资料,分析了偏振参量的数据质量及系统稳定性,用ΦDP对Z H和Z DR进行了初步的衰减订正,并对订正结果进行了评估。结果表明,724XSP双偏振雷达初始相位ΦDP(0)随仰角、方... 详细信息

选取河北邢台X波段双线偏振全固态多普勒雷达观测到的典型降水过程资料,分析了偏振参量的数据质量及系统稳定性,用ΦDP对Z H和Z DR进行了初步的衰减订正,并对订正结果进行了评估。结果表明,724XSP双偏振雷达初始相位ΦDP(0)随仰角、方位的变化都是较为稳定的,波动较小。分析垂直扫描数据,发现Z DR和CC能较好地反映降水粒子的实际情况。信噪比是影响偏振数据质量的重要因素,当信躁比大于15 dB时,Z DR、CC随信噪比变化比较平稳,数据质量可信度较高。双偏振雷达反射率因子衰减订正后与S波段雷达的拟合效果更好,相关系数为0.78,订正后Z DR-Z H散点分布更接近散射模式计算出的理论结果,说明订正效果好。

关键词： X波段双线偏振多普勒雷达资料质量分析衰减订正

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多脉冲下架空线缆耦合雷电电磁波特性分析

电瓷避雷器 2020年第2期 32-37,43页

作者：申东玄杨仲江王梧熠南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

传输线缆在电力输送和信号传输领域中扮演着十分重要的角色,传输线耦合雷电电磁波产生的过电压、电流对整个传输线系统产生很大的影响。本文通过建立架空线缆、闪电通道一体化模型。利用模拟8/20μs单脉冲雷电流及多脉冲雷电流进行试验... 详细信息

传输线缆在电力输送和信号传输领域中扮演着十分重要的角色,传输线耦合雷电电磁波产生的过电压、电流对整个传输线系统产生很大的影响。本文通过建立架空线缆、闪电通道一体化模型。利用模拟8/20μs单脉冲雷电流及多脉冲雷电流进行试验,得出结论如下:架空线缆耦合电压波形以阻尼振荡波形式衰减;耦合电压幅值整体随冲击电流的增大而增大,多脉冲条件下耦合电压幅值与冲击电流峰值不是对应的比例关系;单脉冲冲击下,耦合的能量随冲击电流峰值以指数形式增加,多脉冲冲击下,耦合的能量整体随冲击电流峰值的增加而增加,但是当耦合电压出现重叠、互连现象时,其会在几微秒内耦合到大量的能量,从而出现低雷电流高能量的现象。试验所得结果对架空导线在实际的防雷保护中有一定的参考意义。

关键词：架空线缆耦合电压多脉冲耦合能量

基于优化的时滞叠加法提取谐波电压下MOA阻性泄漏电流

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电瓷避雷器 2017年第6期 20-25页

作者：于忠江杨仲江王梧熠窦志鹏南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

目前金属氧化物避雷器(MOA)的主要监测技术是基于阻性泄漏电流谐波分析,因此从总泄漏电流中提取阻性电流成分至关重要。针对时滞叠加法只能在纯正弦波电压下提取阻性电流成分的缺陷,本文对时滞叠加法进行了优化,使其能够在谐波电压下准... 详细信息

目前金属氧化物避雷器(MOA)的主要监测技术是基于阻性泄漏电流谐波分析,因此从总泄漏电流中提取阻性电流成分至关重要。针对时滞叠加法只能在纯正弦波电压下提取阻性电流成分的缺陷,本文对时滞叠加法进行了优化,使其能够在谐波电压下准确提取MOA阻性泄漏电流成分。为了研究优化算法的性能,使用ATP-EMTP对MOA进行仿真,然后分别用两种算法在谐波电压下提取阻性泄漏电流并与实验结果进行对比。结果表明,提出的优化算法能够更准确地在谐波电压下提取阻性泄漏电流成分。

关键词：金属氧化物避雷器时滞叠加法优化阻性成分提取

唐山上空CO2和CO浓度特征的飞机探测研究

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中国环境科学 2020年第4期40卷 1460-1467页

作者：杨强马千里姚波杨洋董晓波王梧熠吕峰麦榕河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050020 河北省人工影响天气办公室河北石家庄050020 浙江临安大气成分本底国家野外科学观测研究站浙江杭州311317 中国气象局气象探测中心北京100081

为研究唐山城市上空CO2与CO浓度时空分布,进一步定量其碳排放,于2018年11月~2019年3月,利用运十二飞机搭载高精度温室气体分析仪和相关辅助设备,对唐山市上空(200m-46000m)CO2与CO浓度进行飞机探测.探测期间共取得6组CO2和CO浓度垂直廓... 详细信息

为研究唐山城市上空CO2与CO浓度时空分布,进一步定量其碳排放,于2018年11月~2019年3月,利用运十二飞机搭载高精度温室气体分析仪和相关辅助设备,对唐山市上空(200m-46000m)CO2与CO浓度进行飞机探测.探测期间共取得6组CO2和CO浓度垂直廓线数据.结果表明:探测期间CO2浓度变化范围406×10^-6~453×10^-6,CO浓度变化范围27×10^-9-1135×10^-9.夜间探测有明显的混合层存在时,CO2与CO浓度分布在混合层内有向上聚集现象,且在混合层顶均达到最大值;白天探测无明显的混合层存在时,浓度整体随高度增加而减小.在探测期间整层的平均风力小于4级时,CO2和CO浓度极显著相关,CO2和CO浓度比变化范围32.2~43.9.以2019年2月23日白天的架次为案例进行分析,微风条件下空气团经过城市后,CO2和CO浓度均有所增加,显示当日唐山是CO2和CO的源,结合质量平衡法或大气反演模式可以进一步估算城市CO2和CO排放量.

关键词：唐山 CO2 CO 大气浓度飞机探测

河北省中南部对流层CH4时空分布特征的飞机探测研究

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中国环境科学 2019年第11期39卷 4604-4610页

作者：杨洋董晓波麦榕吕峰王梧熠孙啸申王晓青朱海鹏河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050021 河北省人工影响天气办公室河北石家庄050021

为研究河北省中南部对流层内CH4时空分布特征,2018年6~7月利用空中国王350飞机搭载高精度CH4分析仪和相关辅助设备,对河北中南部城市上空(600~5500m)CH4浓度进行飞机探测.探测期间共飞行4架次,取得7组CH4浓度垂直廓线数据.结果表明:探... 详细信息

为研究河北省中南部对流层内CH4时空分布特征,2018年6~7月利用空中国王350飞机搭载高精度CH4分析仪和相关辅助设备,对河北中南部城市上空(600~5500m)CH4浓度进行飞机探测.探测期间共飞行4架次,取得7组CH4浓度垂直廓线数据.结果表明:探测期间CH4浓度最小值为1884×10^-9,最大值为2038×10^-9,多架次垂直方向上平均浓度为(1915±90)×10^-9.不同探测架次CH4浓度随高度变化趋势有较好的一致性,随高度增加,均出现先增大后减小,后稳定不变的趋势,且在混合层顶以下(约1000m)存在明显分界线.1000m以下,同高度层CH4浓度变化较大,不同架次间浓度相差最大值达124×10^-9,同一架次CH4浓度的垂直梯度变化受大气层结影响明显,位温垂直梯度接近零时,CH4浓度的垂直梯度变化不明显.1000m以上,CH4浓度垂直随高度增加呈指数减小,同高度层CH4浓度变化较小,变化偏差在平均值的5%以内,4000m以上,同高度层CH4浓度振幅最小,差值<15×10^-9,此时浓度可代表该区域背景大气的平均浓度.石家庄上空同高度层CH4浓度白天整体大于夜间,随高度降低差值变大,说明石家庄白天CH4排放源强度大于夜间.

关键词：河北省中南部对流层甲烷浓度时空分布飞机探测

张家口2019年11月29日降雪天气的毫米波雷达和飞机观测分析

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气象 2023年第8期49卷 958-971页

作者：孙啸申周学思樊嵘王晓青张晓瑞王梧熠薛学武李政昊河北省人工影响天气中心石家庄050021

结合毫米波云雷达数据和飞机观测数据,分析研究了2019年11月29—30日降雪云系的宏微观特征。此次降雪从29日14时持续至30日01时,受水汽输送影响,降雪量呈现增多—减少—再增多的趋势。云系的厚度变化明显,毫米波云雷达最大回波为25 dBz... 详细信息

结合毫米波云雷达数据和飞机观测数据,分析研究了2019年11月29—30日降雪云系的宏微观特征。此次降雪从29日14时持续至30日01时,受水汽输送影响,降雪量呈现增多—减少—再增多的趋势。云系的厚度变化明显,毫米波云雷达最大回波为25 dBz,地面小时降雪量大于1 mm的时刻与云雷达强回波(10~15 dBz)和大值谱宽带出现的时间有较好的对应关系。云内冰晶转化和上升气流存在的高度在4 km以上,云雷达正的径向速度主要在降雪的前中期。飞机观测发现云内以冰晶为主,存在霰粒子和聚合体。冰晶在下落过程中,通过碰并、碰连和凇附等微物理过程增长,同时云雷达的径向速度和谱宽有所增加。飞机探测到大于500μm的冰晶时,云雷达回波强度大于0 dBz。在4400~4700 m,云雷达速度谱宽急剧变化。研究结果为进一步分析张家口地区冬季降雪云系的宏微观结构和增雪潜力提供了理论参考。

关键词：毫米波云雷达飞机观测降雪云宏微观特征冰晶

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多脉冲下MOA老化劣化在线监测指标研究

电瓷避雷器 2019年第1期 31-37页

作者：王梧熠杨仲江于忠江孙涌姚旭麟李洪阳南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 北京市雷闪防雷设施检测服务中心北京100089

目前国内外对MOA(金属氧化物避雷器)在线运行状态的研究大多是基于单脉冲下开展的,而真实自然闪电大多是多脉冲形式。单脉冲在能量上和持续时间上均远小于真实自然闪电,并不能模拟实际自然环境中的多脉冲闪电情况。为此,在多脉冲冲击试... 详细信息

目前国内外对MOA(金属氧化物避雷器)在线运行状态的研究大多是基于单脉冲下开展的,而真实自然闪电大多是多脉冲形式。单脉冲在能量上和持续时间上均远小于真实自然闪电,并不能模拟实际自然环境中的多脉冲闪电情况。为此,在多脉冲冲击试验条件下得到MOA老化劣化变化过程中的真实数据,通过分析不同类型数据的变化来研究表征MOA老化劣化的参数指标,并通过神经网络算法对数据进行分析。结果显示,提出的基于多脉冲下的神经网络算法对不同运行状态的MOA正确识别率超过96%,表明其具有高精度和正确性。为多脉冲下MOA老化劣化的研究提供完整的智能化在线监测新方法。

关键词： MOA 多脉冲在线监测神经网络