一种基于LLS的区域雷害特征相关分析方法技术

一种基于LLS的区域雷害特征相关分析方法，其特征在于，所述方法依据雷电定位系统地闪监测数据和NECP再分析数据，采用奇异值分解方法确定地闪空间特征与由NECP再分析数据提取的气象背景之间的相关关系，实现区域雷害特征的强相关性的因子的分析与辨识。本发明专利技术具有现场应用方便，算法可靠性高，辅助决策参考价值大的特点。本发明专利技术可用于电网雷电定位系统运行经验丰富、地闪分析精确且建有电网气象信息系统的网省一级电力公司电力调度机构，提供区域雷害特征的气象学影响条件的甄别方法，促进电网雷害抵御能力建设。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于LLS的区域雷害特征相关分析方法，属高压电气设备运行维 护检修

技术介绍
根据近年《全国雷电灾害典型实例汇编》等材料统计，所有易遭受雷击危害的行业 大致可分为电力、广电、化工、计算机、通信和其他等6类，其中电力高压电器设备的雷击事 故发生比例较高，约占总数的24. 7%。就电力行业而言，雷击跳闸一直处在各类故障事故的 第一位。据不完全统计，2003年中国66~500kV输电线路跳闸总数中接近40。23%由雷 击造成；2004年国家电网公司所属220~500kV雷击跳闸占总跳闸数量的32. 72%。尽管 一次系统中高压电器设备的设计标准高、抵御雷害的能力优于低电压电气设备，但仅靠提 高一次设备的设计标准来强化雷击灾害的防御能力势必导致极大的资产投入负担，在短时 间内很难予以实现，因此，如何加强雷害特征的分析研究、提升二次系统雷害监测预警分析 能力显得尤为重要。 发生雷害事件与区域气候、自然条件关系密切。就雷害发生的机理而言，雷电的 产生主要由伴随多种天气现象的中小尺度天气过程所导致，雷害发生时时常伴有大风和暴 雨，有时甚至出现冰雹和龙卷都灾害性天气。雷害发生前后的天气背景研究对于雷害事件 的分析研究具有重要意义，如大尺度环流背景、对流动力参数、动力/热力触发机制等对于 云内起电机制的阐述具有重要意义，因而是大气电学和雷电原理的重要问题之一。针对雷 害发生时段的气象物理要素的针对分析，有助于提高雷害停电故障的预警技术水平，在可 能的雷击分区范围划分和雷击区设备故障概率预报中将发挥一定的积极作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了提高区域雷害发生前事故预判的准确性，丰富高压电气设 备防雷预警参考信息，本专利技术公开了一种基于LLS的区域雷害特征相关分析方法。 本专利技术的技术方案是，本专利技术基于LLS的区域雷害特征相关分析方法，由雷电 定位系统历史监测数据和历史同期美国国家环境预报中心NCEP再分析资料（National Centers for Environmental Prediction，NCEP)，采用奇异值分解方法进行地闪空间分布 与气象要素空间分析的相关性分析，确定显著影响地闪空间分布型的气象要素类别，从而 依据气象机理揭示区域雷害特征的制约条件。 本专利技术一种基于LLS的区域雷害特征相关分析方法，依据雷电定位系统地闪监测 数据和NECP再分析数据，采用奇异值分解方法确定地闪空间特征与由NECP再分析数据提 取的气象背景之间的相关关系，实现区域雷害特征的强相关性的因子的分析与辨识。 所述方法实现步骤如下： (1)对LLS雷电监测数据预处理，将LLS监测得到地闪记录通过网格法处理成 0.01。Χ0.0Γ、0.05。X0.05。和0.Γ Χ0.Γ三种时空分辨率的逐日网格化地闪密 度空间矩阵。 (2)对NECP再分析数据预处理，收集LLS雷电监测数据历史同期的NECP再分析数 据0. Γ X0. Γ格点数据，依据LLS监测范围确定NECP再分析数据空间取值范围，时间取 值范围遵照LLS。 (3)进行LLS雷电监测数据与NECP再分析数据耦合关系分析，采用SVD方法对雷 电监测场与气象要素场的多项变量实施不同的转换，得到的新变量为一组时间系数项，此 与两个场分别对应、成对出现的时间系数间的相互关系即为雷电监测场与气象要素场的相 关关系。 (4)进行区域雷害特征的气象要素相关关系分析，通过SVD分析得出的前N对时间 系数（按协方差大小排列），可以将地闪的网格化数据随时间的变化以及同期气象要素随 时间变化这一复杂问题简化为N对时间系数间的相互关系。 (5)进行相关性检验与雷害活动特征的气象影响因素分析，对于已知的一组相关 系数，可以采用T检验的方法确定相关关系的显著性；由于LLS的历史数据主要集中在下半 年，在考虑日值数据的情况下，SVD得到的时间系数的向量元素个数可以满足T检验的样本 假设。 所述雷电监测场与气象要素场的相关关系计算方法如下： 雷电监测场与气象要素场的协交叉方差阵为Csz= <SZT>，符号〈> 表示求平均；由 SVD，找到两个正交线性变换矩阵L和R，使得两个场之间有极大化协方差，即： ^ ^ ^ 其中，Σ = diag( 〇 i，σ 2，…，σ r) (r < min{x，z})，且 O1^ σ 2彡…彡 〇 r> 0 ; σ i (i = 1，2, . . .，r)称为 C 的奇异值； 设A = LTS，B = RTZ，其中A称为实测场的S时间系数矩阵，B称为模拟场Z的时 间系数矩阵；L和R的第k列向量IjP rk(k = 1，2,--，r)分别称为第k左、右奇异向量， 即第k对空间型。 由线性代数理论，可唯一地求解出满足上述条件的L和R。 所述N对时间系数间的相互关系的相关系数R实现计算为： 前N对时间系数的第k列向量IdP r k，k彡N 其中，i = min(Ns, Nz)。 本专利技术的有益效果是，本专利技术综合考虑了电网雷电定位系统历史数据与各类气象 要素观测、分析数据的相关关系，对于雷害特征的气象背景进行有针对性的分析，得出影响 雷害特征的具体的各类物理量。鉴于各级电力公司电网气象信息系统的实用化水平、数据 资料丰富度逐年提高，本专利技术具有现场应用方便，算法可靠性高，辅助决策参考价值大的特 点。 本专利技术可用于电网雷电定位系统运行经验丰富、地闪分析精确且建有电网气象信 息系统的网省一级电力公司电力调度机构，提供区域雷害特征的气象学影响条件的甄别方 法，促进电网雷害抵御能力建设。【附图说明】 图1是根据本专利技术主要技术流程总结得出的算法流程示意图。【具体实施方式】 本专利技术的算法基础为奇异值分解（Singular Value Decomposition，简称SVD)，通 过对原技术方法中两个物理量场的相关关系定性分析改进，实现表征雷害特征的地闪密度 参数与气象要素场之间相关关系的分析与诊断。本专利技术所涉及的输入信息包括LLS雷电监 测数据和与LLS雷电监测数据同期的NECP再分析数据，在电网气象信息系统中区域气象观 测（地面、高空）资料齐备时，也可采用国内气象部门的气象观测数据。 本专利技术所采用的技术实现步骤包括： 步骤一 ：LLS雷电监测数据预处理 将LLS监测得到地闪记录通过网格法处理成0.0Γ X0. 0Γ、0. 05° X0. 05°和 0.Γ X0. Γ三种时空分辨率的逐日网格化地闪密度空间矩阵。 构建以网格数与监测日数为维度的二维矩阵，一般表示为： 其中，队代表区域范围内的不同分辨率的网格总数，t代表分当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LLS的区域雷害特征相关分析方法，其特征在于，所述方法依据雷电定位系统地闪监测数据和NECP再分析数据，采用奇异值分解方法确定地闪空间特征与由NECP再分析数据提取的气象背景之间的相关关系，实现区域雷害特征的强相关性的因子的分析与辨识。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周龙武，上官帖，周海，童军心，刘明军，苏群，于炳霞，谭志萍，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力科学研究院，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11