監測數據對雷擊危害評定的影響論文

　　雷電監測資料在雷擊風險評估中的應用

　　在雷電監測系統使用之前,用于研究雷電的資料主要來源于人工氣象觀測的數據。由于雷暴活動受氣候變化及地理環境影響較大,僅憑人工觀測得到的雷電數據已經不能滿足現代防雷科研和業務需要。探索使用雷電監測資料取代傳統人工觀測數據,客觀高效地進行雷電災害風險評估成為必要。隨著科技的發展和設備標定水平的提高,雷電定位系統的應用使得閃電監測數據的準確性得到極大的提高。江西省雷電監測系統建成以來,取得大量雷電監測數據,已經在雷電監測預警、雷擊風險評估和防雷工程設計中得到了應用。文中主要對雷電監測資料的地閃數量、發生時間、閃擊點定位坐標以及雷電流強度等進行分析,并應用于雷擊風險評估。

　　1計算雷擊大地密度

　　雷擊大地密度(Ng)是進行雷擊災害風險評估的重要參數之一。目前,各地在雷擊災害風險評估中,Ng多采用《建筑物防雷設計規范(GB50057—2010)》中提供的計算公式Ng=0.1Td來計算,其中Td是由當地氣象部門提供的所在城市的年平均雷暴日。由此可知,Ng的大小完全依賴于年平均雷暴日的值。眾所周知,雷暴日是由世界氣象組織定義的一個氣象業務的觀測項目。其確定是觀測者聽覺判斷的,即氣象觀測人員在一天內只要聽到一次雷聲就算一個雷暴日,無論該天發生多少次雷暴。就南昌而言,目前只有一處觀測點,僅僅憑這一處的觀測點來觀測全市的雷暴是遠遠不夠的。因此,利用雷電日數資料計算雷擊大地密度存在一定的局限性。

　　(1)人工觀測得到的Td資料精確度不高。

　　首先,人工觀測站轄區內發生雷暴,如果雷暴的強度較弱或者距離臺站較遠,氣象觀測人員會因為沒有聽到雷聲或者看到閃電而發生漏記的現象。

　　通常情況下,距離觀測者15km的雷電可以聽到雷聲,一旦超過此范圍,則很難被聽到。其次,由于閃電的種類按照空間位置分為云地閃電、云內閃電和云際閃電,所以觀測者聽到的雷聲既有云地閃電發出的,也有云內閃電和云際閃電發出的,因此,依靠人的聽覺判斷而觀測得到的Td值并不能表征雷擊大地的真實頻率。

　　(2)計算得到的Ng值誤差較大。

　　Td值一般是指這個城市的全年發生雷電的次數,使用這種方法計算Ng值,存在非常明顯的缺陷,即同一個行政轄區內的Ng值完全相同,這就在很大程度上忽略了一個地區不同區域因下墊面性質、氣象、建筑結構布局的不同而引起的雷擊次數不一樣的影響,故利用Td值計算得到的Ng值與雷擊密度實際分布情況通常有較大的差異。

　　目前,江西省使用的雷電監測系統在南昌地區探測效率超過90%。根據雷擊大地的年平均密度的含義,選取南昌地區2004—2010年雷電數據,通過MapInfo桌面地理信息系統軟件,加載地圖信息、雷電數據信息;根據被評估對象所在地的經、緯度,找到在地圖上的坐標,在MapInfo上選定半徑r內的區域;將選取區域的雷電數據(依次為地閃發生的日期、時間、經度、緯度、雷電流的強度、陡度)導出進行統計。統計記錄的條數即為被評估對象所在位置的地閃總次數;用得到的地閃總次數除以該地區的面積及提供的數據的總時間,可以得到精確的雷擊大地的年平均密度(圖1)。計算公式為其中,D為評估項目地點處總的地閃次數,單位:次/a;Y為選取資料的總時間,單位:a;r為選擇區域的等效半徑,單位:km。

　　2確定雷電的主導方向和次主導方向

　　近10年來,我國雷電監測技術有了長足的發展,閃電定位觀測儀得到不斷改進,觀測精度不斷提高。閃電監測由以前人工觀測的定性結論“是否有雷暴”,發展到現在可以準確記錄一個雷暴日中發生閃擊的次數以及每次閃擊的具體位置的坐標等信息。目前雷電監測系統對落雷點的定位誤差被限定在500m之內,比人工觀測的數據在精度上更為接近實際。下面,根據江西省雷電監測系統歷年的閃電數據中地閃發生處的經緯度坐標,判斷落雷點相對于評估對象的方位,統計得到E、NE、N、NW、W、SW、S、SE等8個方向的地閃次數,畫出雷電玫瑰圖,得到評估對象所在地的雷電主導方向和次主導方向。具體步驟如下:

　　(1)計算地圖上單位經(緯)度表示的距離:借助Mapinfo上“標尺”功能,在地圖上評估對象所在地和距離l處選擇兩個點,單位經(緯)度距離=l/兩點經(緯)度差。

　　(2)設Dx為落雷點和項目所在地的緯度距離,Dy為落雷點和項目所在地的經度距離,α為落雷點和零度方位的夾角,則Dx=單位緯度距離×評估點與雷擊點緯度差的絕對值;Dy=單位經度距離×評估點與雷擊點經度差的絕對值;α=arctan(Dy/Dx)。設E方向為0°,區間(337.5°,22.5°)、(22.5°,67.5°)、(67.5°,112.5°)、(112.5°,157.5°)、(157.5°,202.5°)、(202.5°,247.5°)、(247.5°,292.5°)、(292.5°,337.5°)分別為E、NE、N、NW、W、SW、S、SE方向,根據夾角α值得到在上述8個象限的落點,地閃點所在的方向上取1,其他方向取0,得出各個雷擊點相對于被評估點的方位。

　　(3)將各個方向的值累加,得出各個值所占的比例,按比例繪制出玫瑰圖。由圖2可以看出,評估點雷擊主導方向N,次主導方向SW,為雷擊風險評估提供真實數據。

　　計算被評估點雷電參數幅值

　　在進行雷擊風險評估時,電源線路上電涌保護器安裝位置和選型對于評估因子的取值有直接影響。而雷電流幅值是確定電涌保護器雷電流參數的一個重要的參數。《建筑物防雷設計規范》附錄中給定了首次正擊雷電流的幅值參考值,第一類、第二類、第三類防雷建筑物對應分布為200kA、150kA、100kA。如果評估中采用上述推薦值,得出的計算結果并不能真正反映評估對象所需要的電涌保護器的雷電流參數。

　　目前江西省的閃電定位系統對雷電強度的測量誤差小于15%,如根據已經取得的雷電監測數據中閃電流強度值來計算雷電流幅值,則使得電涌保護器的雷電流參數更有針對性,也使得雷擊風險評估工作更加科學。具體步驟如下:首先,根據南昌地區2004—2010年閃電監測資料中的雷電流幅值,根據IEEE工作組推薦的雷電流幅值累積概率公式,得到與實際監測曲線最為近似的擬合曲線,能反映雷電流幅值概率的分布特征(圖3)。公式為其中,I為雷電流幅值,單位:kA;PI為雷電流幅值大于I的概率;a表示中值電流,即電流幅值大于a的概率為50%;b反應曲線的曲率變化程度,當b增大時,50%概率點左右側曲線陡度絕對值均變大。

　　其次,選擇雷擊概率99%的雷電流幅值I作為依據。根據《建>:請記住我站域名/ 結束語

　　利用由江西省閃電監測網獲取的南昌地區2004—2010年雷電監測數據,計算得到評估對象周圍5km范圍的雷擊密度,雷擊主導方向、次主導方向以及雷電幅值參數,分析發現:

　　(1)利用雷電監測網的監測數據計算得到的雷擊大地的年平均密度,較使用《建筑物防雷設計規范(GB50057—2010)》中推薦的公式求得的值更為精確。

　　(2)通過分析評估對象所在地周邊雷電監測數據,得到評估對象所在地雷擊主導方向、次主導方向,為雷擊風險評估提供真實數據。

　　(3)對比《建筑物防雷設計規范》三大類防雷建筑物雷電流幅值的推薦值,根據閃電監測資料中的閃電流強度值,按IEEE公式擬合得到符合評估對象周圍雷電流幅值分布情況的雷電流I值,由該I值計算得到的電涌保護器Iimp參數選取更加科學、準確。

　　閃電定位儀閥值設定多少為最佳,是一個值得研究的問題。可能在一些閥值的設定下,閃電定位系統在探測到大量云地閃電數據的同時,云內閃電和云際閃電也被探測并記錄下來,如何去除云內閃電和云際閃電的監測數據,是今后研究需要解決的問題。

【監測數據對雷擊危害評定的影響論文】相關文章：

基坑變形監測的工程數據分析的論文04-27

監測數據審核的質量及意義04-26

水質監測的數據審核05-02

形變監測數據組合預測04-27

淺談空氣自動監測系統監測數據質量保證及異常數據的處理04-28

淺談環境監測數據審核04-26

淺議環境監測數據的審核04-26

雷擊對變電所電子設備的危害及其防護04-28

雷擊對變電所電子設備的危害及其防護04-30

數據挖掘論文04-29