绵阳地区夏季雷电特征分析及雷电流辐值概率分布算法修正

张雯

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2022.013

绵阳地区夏季雷电特征分析及雷电流辐值概率分布算法修正

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.013

张雯^,

中国民用航空飞行学院绵阳分院，四川绵阳 621000

基金项目:

中国民用航空飞行学院面上项目 J2020-098

中国民用航空飞行学院青年基金项目 Q2019-102

详细信息

通讯作者:
张雯，女，四川省人，工程师，主要从事短临天气预报和灾害性天气研究。E-mail：zhangwen_1987@163.com

中图分类号: P427.3
计量
- 文章访问数: 238
- HTML全文浏览量: 17
- PDF下载量: 24
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2020-08-10
- 修回日期: 2021-11-18
- 网络出版日期: 2022-04-12
- 刊出日期: 2022-02-20

ANALYSIS OF CHARACTERISTICS OF SUMMER LIGHTNING IN MIANYANG CITY AND MODIFICATION OF ALGORITHM FOR PROBABILITY DISTRIBUTION OF LIGHTNING CURRENT RADIATION

ZHANG Wen^,

Mianyang Branch of Civil Aviation Flight University of China, Mianyang, Sichuan 621000, China

摘要

摘要: 利用四川省绵阳地区2017—2019年6—8月闪点定位系统资料，对绵阳地区闪电频次、雷电流幅值和闪电密度分布进行研究。利用GIS软件获取地闪点的高程，分析了闪电频次空间分布特征，结果表明：闪电频次随纬度增加呈先增后减趋势，随经度分布呈现双峰特征，多发生于下垫面海拔高度400~600 m区域；绵阳地区地闪密度有三个高值中心分别位于安县西桑枣和雎水、江油东北二郎庙、绵阳市游仙区杨家湾地区，结合高程分析发现地闪多发区位于山地与平原交汇处偏向低海拔一侧。分析比较了目前常用的防雷计算方法规程法和IEEE推荐公式，在此基础上对绵阳雷电流幅值数据拟合分析，提出适用于本地的雷电流累计概率分布函数和概率密度计算公式。
- 闪电频次 /
- 雷电流幅值 /
- 分布特征 /
- 概率密度
Abstract: By using the lightning location data of Mianyang City from June to August during 2017—2019, the present study analyzes the lightning frequency, lightning current amplitude and lightning frequency density distribution in Mianyang. It is found that in the latitudinal direction, the lightning frequency increases first and then decreases with the increase of latitude and the longitudinal distribution is bimodal. The region which has the highest frequency is the area of 400~600m above sea level. There are three high-value centers of lightning in Mianyang, i.e., Sangzao and Jushui in the west of Anxian, Erlangmiao in the northeast of Jiangyou and Yangjiawan in Youxian District of Mianyang. By using the elevation data, we find that the ground flash usually occur at the low-altitude side at the intersection of mountains and plains. The present study analyzes and compares the currently commonly used lightning protection calculation methods. And based on that, a fitting analysis of the lightning current amplitude data in Mianyang is presented, and a lightning current amplitude accumulative probability formula and a probability density calculation formula are proposed.
- lightning frequency /
- lightning current amplitude /
- distribution characteristic /
- probability density

HTML全文

图 1 四川闪电监测定位系统单站分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 正闪（a）和负闪（b）频次距平日变化

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 100 kA以上和100 kA以下闪电频次经纬度分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 总闪电频次（a）及100 kA以上(b)、100 kA以下(c)闪电频次海拔分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 绵阳地闪密度（a）与地形高程（b）分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 正闪(a)、负闪(b)、总闪电(c)频次雷电流幅值分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 实测值与规程法/IEEE工作组推荐式计算雷电流累积概率分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 实测值与规程法/IEEE工作组推荐式计算雷电流概率密度分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 9 实测值与雷电流累积概率拟合曲线比较

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 10 实测值与概率密度拟合曲线比较

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 规程法对应分布函数和概率密度函数

分布函数	概率密度公式
规程式（1）$\lg P = - \frac{1}{{88}}$	f(I) = 0.026×10^-I/88
规程式（2）$\lg P = - \frac{1}{{44}}$	f(I) = 0.052×10^-I/44
IEEE推荐公式$P = \frac{1}{{1 + {{(I/31)}^{2.6}}}}$	$f(I) = \frac{{2.6}}{{{{31}^{2.6}}}} \times \frac{{{I^{\left( {2.6 - 1} \right)}}}}{{{{\left[ {1 + {{(I/31)}^{2.6}}} \right]}^2}}}$

下载: 导出CSV

参考文献(31)

[1]	李家启, 李良福. 雷电灾害典型案例分析[M]. 北京: 气象出版社, 2007.
[2]	张义军, 马明, 吕伟涛, 等. 闪电活动的气候学特征研究进展[J]. 气象学报, 2008, 66(6): 906-915.
[3]	邓德文, 周筠珺, 赵鹏国, 等. 中国典型区域雷电活动气候特征及其机制分析[J]. 气象科学, 2013, 33(1): 109-118.
[4]	陈家宏, 赵淳, 谷山强, 等. 我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势[J]. 高电压技术, 2016, 42(11): 3 361-3 375.
[5]	李家启. 基于雷电定位系统的雷电活动规律分析及其应用研究[M]. 北京: 气象出版社, 2012: 170.
[6]	李家启, 申双和, 夏伯成, 等. 基于ADTD系统的闪电频次分布特征分析[J]. 热带气象学报, 2011, 27(5): 710-716.
[7]	陈小素, 王丽娟, 翁之梅, 等. 基于ADTD资料的雷电活动规律及其成因分析[J]. 科技通报, 2020, 36(12): 13-18.
[8]	蔡晓云, 宛霞, 郭虎. 北京地区闪电定位资料的应用分析[J]. 气象科技, 2001, 19(4): 33-38.
[9]	冯桂力, 陈文选, 刘诗军, 等. 山东地区闪电的特征分析[J]. 应用气象学报, 2002, 13(3): 347-355.
[10]	李照荣, 陈添宇, 康凤琴, 等. 兰州周边地闪分布特征[J]. 干旱气象, 2004, 22(2): 45-50.
[11]	余蓉, 张小玲, 杜牧云, 等. 华中地区不同地形下的雷暴地闪特征分析[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 329-340.
[12]	杨雅绮, 刘银萍, 刘非凡, 等. 基于FDTD的不同土壤类型及湿度对雷电电磁场传播影响的研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 348- 357.
[13]	王学良, 成勤, 王清龙, 等. 基于LLS的多回击地闪及其雷电流幅值分布特征[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 309-319.
[14]	李家启, 王劲松, 申双和, 等. 基于ADTD系统监测的雷电流幅值累积概率特征分析[J]. 气象, 2011, 37(2): 226-231.
[15]	TAKAMI J, OKABE S. Observational results of lightning current on transmission towers[J]. IEEE transactions on power delivery, 2007, 22 (1): 547-556.
[16]	王娟, 谌芸. 2009-2012年中国闪电分布特征分析[J]. 气象, 2015, 41(2): 160-170.
[17]	李京校, 郭凤霞, 扈海波, 等. 北京及其周边地区SAFIR和ADTD闪电定位资料对比分析[J]. 高原气象, 2017, 36(04): 1 115-1 126.
[18]	罗树如, 马启明, 俞炳. 江西省雷电监测定位网原理和布建[J]. 江西气象科技, 2003(3): 42-45.
[19]	靳小兵, 卜俊伟, 陆茂, 等. 四川省雷电探测网探测效率评估和改进方法研究[J]. 高原山地气象研究, 2011, 31(4): 65-68.
[20]	中国科学院空间科学与应用研究中心. ADTD雷电探测仪用户手册[R]. 北京: 中国科学院, 2004: 2-3.
[21]	WHITEHEAD J T, CHISHOLM W A, ANDERSON J G, et al. IEEE working report: Estimating lightning performance of transmission lines 2 updates to analytical models[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 1993, 8(3): 1 254-1 267.
[22]	CHISHOLM W A, CUMMINS K L. Lightning Parameters: A Review, Applications and Extensions[C] // 2005 / 2006 IEEE / PES Transmission & Distribution Conference & Exposition, 2006: 465-470.
[23]	李家启, 王劲松, 申双和, 等. 重庆库区地貌1999-2008年雷电流幅值频率分布特征分析[J]. 高电压技术, 2011, 37(5): 1 123-1 128.
[24]	赵伟, 姜瑜君, 童杭伟, 等. 浙江省两套闪电定位系统地闪数据对比[J]. 应用气象学报, 2015, 26(3): 354-363.
[25]	田芳, 肖稳安, 冯民学, 等. 闪电定位仪观测结果的修订分析[J]. 华东电力, 2008(6): 38-42.
[26]	杜澎春, 陈维江. DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]. 北京: 中国电力出版社, 1997
[27]	钱冠军. 下行雷闪屏蔽问题的研究及其在输电线路中的应用[D]. 武汉: 华中科技大学, 1998.
[28]	陈家宏, 童雪芳, 谷山强, 等. 雷电定位系统测量的雷电流幅值分布特征[J]. 高压电技术, 2008, 34(9): 1 893-1 897.
[29]	李瑞芳, 吴广宁, 曹晓斌, 等. 雷电流幅值概率计算公式[J]. 电工技术学报, 2011, 26(4): 161-167.
[30]	CARLO A N, MARIO P. Estimation of the statistical distributions of lightning current parameters at ground level from the data recorded by instrumented towers[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2004, 19(3): 1 400-1 409.
[31]	GRANT I S, ANDERSON J G, HILEMAN A R, et al. A simplified method for estimating lightning performance of transmission lines[J]. IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, 1985, 104(4): 919-932.