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基于云计算的雷电监测预警与防护平台构建

高电压技术 2017年第11期43卷 3784-3791页

作者：陶汉涛冯万兴谷山强周自强郭钧天吴大伟南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

针对现有电力系统中海量雷电数据的快速计算、安全存储、开放共享和雷电应用系统的高并发稳定性等方面存在的技术瓶颈,提出并构建了基于云计算的雷电监测预警与防护平台(简称雷电云平台),对面向行业领域和公众用户的雷电云平台进行了总... 详细信息

针对现有电力系统中海量雷电数据的快速计算、安全存储、开放共享和雷电应用系统的高并发稳定性等方面存在的技术瓶颈,提出并构建了基于云计算的雷电监测预警与防护平台(简称雷电云平台),对面向行业领域和公众用户的雷电云平台进行了总体架构设计,研究了互联网云计算相关技术在雷电云平台中的应用。研究结果表明:雷电云平台分为3个层次,即基础设施层、平台支撑层和应用软件层;所研发出的综合性云应用软件支持浏览器和移动终端访问,集雷电预警预报、雷电实况监测、雷击事故诊断、雷害风险评估、雷害综合治理、雷电防护装备和防雷咨询服务等功能于一体;雷电云平台的建立大幅提升了海量雷电数据的计算、存储与共享能力和应用系统的并发访问水平。该平台可以为关注防雷安全的各行业用户和公众用户提供数据服务开放、应用方式便捷和防雷服务全面的整体解决方案,对社会性防雷减灾工作具有重要的意义。

关键词：海量雷电数据雷电应用系统云计算雷电云平台快速计算并发访问开放共享

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电网雷电监测数据统计与挖掘分析

高电压技术 2016年第11期42卷 3383-3391页

作者：谷山强王剑冯万兴王佩王海涛郭钧天南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 国家电网公司北京100031

电网雷电监测网已积累了大量雷电数据,为研究和获取雷电特征,采用统计分析、数据挖掘并结合近年来大数据分析方法,对2005—2014年10年雷电监测数据进行了分析。分析结果表明：全国10年合计落雷1.28亿次,正极性比率呈现总体上升趋势,平均... 详细信息

电网雷电监测网已积累了大量雷电数据,为研究和获取雷电特征,采用统计分析、数据挖掘并结合近年来大数据分析方法,对2005—2014年10年雷电监测数据进行了分析。分析结果表明：全国10年合计落雷1.28亿次,正极性比率呈现总体上升趋势,平均为7.50%;各区域雷电活动差异较大,总数南方最高,地闪密度华东最高,全国平均地闪密度为1.33次/（km2·a）;雷电流幅值10年分布规律比较接近,累积概率分布拟合曲线a、b值为31.33 k A和2.76,与国际上IEEE和CIGRE推荐取值非常接近。对武汉和杭州两城雷电与降水量相关性分析表明：2者高峰期大体一致,月分布除个别年份外呈现中强相关性;两城雷电正极性比率与降水量相关性一致,除个别年份外呈现弱相关性;平均电流与降水量武汉为弱相关性、杭州除个别年份外也为弱相关性。基于雷电监测数据,融入大气电场、卫星云图、气象雷达数据,采用数据挖掘技术预测雷暴团运动趋势实现雷电预警。具体实例表明,预警提前时间为10～30 min,预警平均空间误差为5～15 km,预警有效率达75%～85%。

关键词：雷电监测监测数据数据挖掘地闪密度雷电流累积概率降水量雷电预警

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卫星云图的多通道FCM分割算法

计算机工程与科学 2012年第10期34卷 83-87页

作者：王伟刘娟孟志斌郭钧天武汉大学计算机学院湖北武汉430072 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430074

卫星云图是对地球大气进行遥感测量的重要资料,云团的识别、跟踪及预测都需要对卫星云图进行图像分割和边缘提取。本文通过改进模糊C均值(FCM)算法对云图进行分割,改进后的算法显示出了效率高、分辨准确的特点。实验采用了2011年6月的RG... 详细信息

卫星云图是对地球大气进行遥感测量的重要资料,云团的识别、跟踪及预测都需要对卫星云图进行图像分割和边缘提取。本文通过改进模糊C均值(FCM)算法对云图进行分割,改进后的算法显示出了效率高、分辨准确的特点。实验采用了2011年6月的RGB多通道卫星云图,通过对云图分层聚类,提取多通道聚类的相交区域等过程,实现了云团快速准确的分割。

关键词：卫星云图多通道 FCM 分割

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基于过程的输电线路雷电活动描述新方法

电网技术 2018年第3期42卷 989-995页

作者：吴敏王韬赵淳王佩郭钧天陈路潘佳鑫罗飞国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北省武汉市430074 武汉大学计算机学院湖北省武汉市430072

传统雷电数量强度的描述方法是基于单次落雷的雷电日作为统计单位。但以雷电次数、雷电日指标衡量雷电活动,无法反映出区域内雷电活动的过程信息,特别是一年中雷电分散在多少次雷电活动过程以及每次过程中雷暴团运动与线路之间的方位关... 详细信息

传统雷电数量强度的描述方法是基于单次落雷的雷电日作为统计单位。但以雷电次数、雷电日指标衡量雷电活动,无法反映出区域内雷电活动的过程信息,特别是一年中雷电分散在多少次雷电活动过程以及每次过程中雷暴团运动与线路之间的方位关系。为此,提出了一种基于过程计量单位的输电线路雷电活动描述方法。该方法将统计时间段平均划分为若干连续时间片,统计时间片内线路区域的雷击次数,得到统计时间段内雷电次数曲线。运用小波平滑处理曲线,除去雷电过程瞬时减弱对曲线产生的噪声影响,准确截取雷电过程起止时间点。最后,利用聚类提取每次过程中雷暴中心并依据雷暴中心距离关系分别追踪运动轨迹。以湖北省一条线路开展实验,结果表明该方法准确地得出该线路区域2013年、2014年各有19、15次雷电过程,并追踪出每次雷电过程的雷暴团运动轨迹,验证了算法的有效性。

关键词：雷电监测输电线路过程雷暴团

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架空输电线路雷击闪络预警方法

高电压技术 2013年第2期39卷 423-429页

作者：谷山强陈家宏陈维江冯万兴郭钧天曾瑜国网电力科学研究院武汉430074 国家电网公司北京100031

现有架空输电线路雷电预警方法一般都是针对一定区域是否发生雷电而进行预警或预报的,无法对雷击输电线路造成的闪络风险进行预警。为此,提出了一种架空输电线路雷击闪络预警方法,具体实施步骤为:结合雷电监测网和气象卫星云图实时监测... 详细信息

现有架空输电线路雷电预警方法一般都是针对一定区域是否发生雷电而进行预警或预报的,无法对雷击输电线路造成的闪络风险进行预警。为此,提出了一种架空输电线路雷击闪络预警方法,具体实施步骤为:结合雷电监测网和气象卫星云图实时监测信息确定雷暴云位置及运动趋势,以大气电场仪探测到的雷暴云与被保护输电线路之间的距离为依据,通过实时查询雷电监测网雷电信息,分级启动输电线路雷电预警、输电线路雷击预警和输电线路雷击闪络预警,按照时间间隔给出线路雷击闪络预警等级和预警程度直至预警解除。通过220kV线路实例详细阐述了预警流程和结果。该方法在提高预警准确性及空间准确度上考虑更为细致,增强了预警信息的可操作性,具有实际工程应用价值。

关键词：输电线路雷击闪络预警雷电监测网大气电场仪卫星云图

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重要输电通道连续雷击评估方法研究

高压电器 2019年第8期55卷 178-185页

作者：王佩吴敏赵淳王韬郭钧天罗飞潘佳鑫南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 武汉大学计算机学院武汉430072

雷击是输电线路跳闸的主要原因。现有工作基于地闪密度等参数研究了不同线路雷击故障风险的情况。但是这些方法没有分析输电网络中多条线路汇集的小范围内连续多次雷击的情形。为此,文中提出了一种针对输电通道的连续雷击事件计量方法... 详细信息

雷击是输电线路跳闸的主要原因。现有工作基于地闪密度等参数研究了不同线路雷击故障风险的情况。但是这些方法没有分析输电网络中多条线路汇集的小范围内连续多次雷击的情形。为此,文中提出了一种针对输电通道的连续雷击事件计量方法。首先提出递归算法从大规模输电网络中自动找出代表输电通道的输电线路汇集区,然后提出了无条件和有条件同跳事件的概念,通过统计这两种事件的数量,可以反映出连续雷击对重要输电通道的风险大小。以湖北省25条输电线路构成的输电网络及2013年雷电数据为实验,该方法得到了输电线路中的各型输电通道,并对通道内雷击同跳事件进行了统计。并对典型事例进行了深入分析,得到数据结论。该方法提供了输电网络防雷工作中新的关注对象及计量方法,为防雷害提供了依据。

关键词：同跳输电通道地闪事件

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输电线路雷电预警系统中心站的设计与研发

高压电器 2016年第10期52卷 61-68页

作者：陶汉涛谷山强王海涛冯万兴郭钧天张磊陈玥吴大伟国网电力科学研究院南瑞集团公司南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

雷电预警是开展输电线路主动性防雷的关键技术。文中采用结合大气电场阈值、雷电趋势预测以及电气几何模型的雷电三级预警方法,完成了输电线路雷电预警系统中心站的设计与开发。首先,对适用于输电线路的雷电预警系统中心站进行了总体架... 详细信息

雷电预警是开展输电线路主动性防雷的关键技术。文中采用结合大气电场阈值、雷电趋势预测以及电气几何模型的雷电三级预警方法,完成了输电线路雷电预警系统中心站的设计与开发。首先,对适用于输电线路的雷电预警系统中心站进行了总体架构设计;其次,详细论述了数据库建立、前置数据采集、预警计算分析和终端应用软件的研发路线;最后,开发了一套输电线路雷电预警系统并进行了试点应用。应用效果表明,由该中心站实现的雷电预警系统能够在雷暴来临前对输电线路杆塔区段及时发出雷击闪络风险预警信息,可为运维检修、调度控制人员提供有效的辅助决策依据,从而提高电网雷电灾害主动性防御水平。

关键词：输电线路主动性防雷雷电预警系统中心站架构设计技术研发试点应用

聚合时空特征的新疆750 kV特高压输电线路缺陷关联分析

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电力系统保护与控制 2018年第6期46卷 151-157页

作者：田浩章涵王海涛何君范鹏郭钧天罗飞南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 江苏南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430070 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

输电线路缺陷的危害性小于故障,但发生频率要远高于故障,而且缺陷可由量到质转变为严重故障。为了保障线路的正常运行,必须对缺陷防患于未然。在经典Apriori关联分析方法基础上进行改进,新方法从时空特征的角度,结合气象外力、设备、地... 详细信息

输电线路缺陷的危害性小于故障,但发生频率要远高于故障,而且缺陷可由量到质转变为严重故障。为了保障线路的正常运行,必须对缺陷防患于未然。在经典Apriori关联分析方法基础上进行改进,新方法从时空特征的角度,结合气象外力、设备、地形和缺陷进行联合关联分析,可找出线路缺陷发生的关联因素。以新疆750 k V特高压输电线路为例,所提方法发现2012年至2015年新疆750 k V特高压输电线路的缺陷关联因素表现出以下特点:大风是缺陷主要外力因素,自身主要因素是锁紧销缺损情况,空间上与杆塔所在的纬度(北纬43~43.5°)、坡向(158~202°)和杆塔高(50~55 m)有关,气象特征上24×7 h持续保持在175~235°的风向与缺陷关联。

关键词：特高压输电线路缺陷:气象因素地形时空特征

一种改进的k-中心点聚类算法及在雷暴聚类中的应用

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武汉大学学报（理学版） 2015年第5期61卷 497-502页

作者：朱晔冯万兴郭钧天李雪皎刘娟国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430074 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

传统k-中心点聚类算法初始中心点的选取直接影响算法效率和稳定性,易使算法陷入局部最优解,从而影响在带时序群体分析的聚类应用效果.本文提出了一种基于密度信息的k-中心点算法,通过获取样本密度信息来选取初始中心点,有效解决了聚类... 详细信息

传统k-中心点聚类算法初始中心点的选取直接影响算法效率和稳定性,易使算法陷入局部最优解,从而影响在带时序群体分析的聚类应用效果.本文提出了一种基于密度信息的k-中心点算法,通过获取样本密度信息来选取初始中心点,有效解决了聚类结果对初始中心点选择的依赖性问题,并应用于雷暴聚类中.雷暴聚类评估实验结果表明了改进算法的有效性.

关键词： k-中心点聚类时序群体分析雷暴密度