用多维核密度方法提高输电线路走廊雷电参数统计精度的研究

Lightning accident of overhead transmission line have occurred frequently in China. One of the main reasons for lightning protection ineffective is lack of accurate cognitive of the lightning distribution pattern in transmission line corridors. The lightning distribution law need long-term observation. Although most parts of China over the past decade has started using lightning locating system recorded lightning flash data, but its average locating error is big (about 1km), while the grid method for analysis fail to reduce this error, as well as the statistical results of lightning parameters cannot reflect the lightning distribution pattern within transmission line corridors (a few hundred meters width), to impact of transmission line lightning protection. The project from the principle of lightning locating error, by constructing a Multivariate Kernel Density Estimation algorithm to solve the problem exists in the grid analysis. In small-scale, data-rich region, it can greatly improve the statistical accuracy of the lightning parameters, and provide the necessary high-dimensional statistical parameters for multi-dimensional analysis of lightning accident of transmission line. On this basis, through dig the lightning distribution pattern of the transmission line corridors, looking for key lightning characteristics of the lightning accidents, outstanding the selectivity and the difference of lightning stroke, to better guide the transmission line lightning protection work.

我国输电线路雷击跳闸事故时有发生，所采用防雷保护措施效果不理想的主要原因之一是目前尚缺乏对输电线路走廊落雷分布规律的精确认知。自然雷电的分布规律需要通过长期观测研究，虽然近十年来我国大部分地区已陆续采用雷电定位系统记录雷电地闪数据，但由于它的平均定位误差大（约为1km），而用于分析的网格法未能降低这一误差，以至雷电参数的统计结果无法反映出输电线路走廊（宽度几百米）内的落雷分布规律，给输电线路的防雷保护工作带来影响。本项目从雷电定位的误差原理出发，通过构造一种多维核密度估计算法，可解决采用网格法分析所存在的问题。在小尺度、富数据区域可大幅度提高雷电参数的统计精度，为输电线路雷害的多维度分析提供必要的高维统计参数。在此基础上，通过深入挖掘输电线路走廊的落雷分布规律，寻找输电线路雷害的关键落雷特征，突出线路雷击的选择性与差异性，可更好地指导输电线路的防雷保护工作。

目前，我国所用防雷保护措施效果不理想的主要原因之一，是缺乏对输电线路走廊雷电参数分布规律的明确认识。由于自然雷电分布的随机性大，需要通过长期、精确的观测研究。近十年来我国大部分地区已普及了雷电定位系统，但它的定位误差仍然较大（平均1km），导致通过雷电定位系统统计的地闪参数仍然无法反映出输电线路走廊（宽度几百米）内的地闪分布规律。本项目从雷电定位的误差原理出发，构造了一种多维核密度估计算法，解决了网格法中存在的量化误差和结果唯一性等问题，在小尺度、富数据区域提高了雷电参数的统计精度；通过核密度分析，发现电网雷害密度不仅与地闪密度正相关，而且与输电线路杆塔密度成正比关系。通过多维分析方法深入挖掘不同尺度下的地闪分布规律，发现广西百色地区存在一定规律的雷暴移动路径，并综合气象资料分析得到百色特殊的地形为重要雷暴增强因素；得出了广西地区输电线路走廊的地闪特征及其雷害相关性，提供了广西电网雷害预警系统的理论基础，更好地服务于输电线路防雷工作。