张衡一号卫星在轨6年积累了海量观测数据,检测其中的闪电哨声波事件(Lightning Whistler,LW)对于分析空间物理环境规律具有重要意义.但现有基于时频图像的方法推理速度过慢,完成任务需约40年.为此,研究首次从音频事件检测的角度提出高...张衡一号卫星在轨6年积累了海量观测数据,检测其中的闪电哨声波事件(Lightning Whistler,LW)对于分析空间物理环境规律具有重要意义.但现有基于时频图像的方法推理速度过慢,完成任务需约40年.为此,研究首次从音频事件检测的角度提出高速的闪电哨声波检测模型WhisNet,将检测的时间成本从40年压缩至54天.方法为以4 s滑动窗截取波形,提取梅尔频谱特征,利用轻量级卷积循环神经网络(CRNN)提取音频事件特征,输出层预测LW事件起始时间和持续时长.基于2020年4月1-10日的感应磁力仪(SCM)数据实验显示,WhisNet检测性能与传统方法相当,但计算量和参数量减少99%,速度提升98%.进一步在2020年5月SCM数据上的应用结果与WGLC(全球闪电气候学和时间序列,WWLLN Global Lightning Climatology and time series)全球闪电密度趋势高度一致,验证了WhisNet在大规模卫星数据处理中的准确性与适用性.研究结果为挖掘其他海量地球空间事件提供了重要参考.展开更多
针对电网中部分变电站面临的老旧接地网改造升级及周边管网系统安全防护问题,在工频接地网分析的基础上,以实际500 kV变电站新建接地网改造工程及220 kV变电站接地网管道杂散电流干扰防护工程为例进行分析。在应用ETAP Power Station及C...针对电网中部分变电站面临的老旧接地网改造升级及周边管网系统安全防护问题,在工频接地网分析的基础上,以实际500 kV变电站新建接地网改造工程及220 kV变电站接地网管道杂散电流干扰防护工程为例进行分析。在应用ETAP Power Station及CDEGS实际测算的4层土壤模型基础上,结合CDEGS接地网仿真软件搭建了新旧地网以及周边金属管道的实际模型。对比分析工频及高频电流下对接地网及其周边构筑的阻性耦合影响,集中考虑雷电流相较于工频短路电流作用于变电站接地网及周边管网系统时的异同点,发现变电站接地网在高频雷电流排泄散流过程中的薄弱环节。结果表明,高频雷电流作用时,会导致电流入地点处地电位急剧升高,并且入地电流幅值逐级衰减很快,对接地网边缘处地电位升影响不大。变电站周边存在金属管道时,由于瞬时电压的升高,极易造成管道绝缘层的局部放电,导致燃气管道绝缘层电位骤降,造成击穿。展开更多
辐射源定位结果的有效性判定能够排除噪声定位结果干扰,保留真实有效的辐射源定位点,进而获取一个清晰连续的闪电成像图.基于电磁时间反转(electromagnetic time reversal,EMTR)的雷电甚高频辐射源定位方法具有较高的定位精度,但其定位...辐射源定位结果的有效性判定能够排除噪声定位结果干扰,保留真实有效的辐射源定位点,进而获取一个清晰连续的闪电成像图.基于电磁时间反转(electromagnetic time reversal,EMTR)的雷电甚高频辐射源定位方法具有较高的定位精度,但其定位结果有效性判定方法依靠主观设定的阈值,无法准确区分弱辐射源和噪声定位结果;其次,该方法定位速度较慢,时效性较差.为了改善这些问题,本文提出了一种基于神经网络辅助决策的定位方法,构建了一个双通道二维卷积神经网络分类模型.首先对滑动窗口的时域信号进行离散傅里叶变换,将其频点幅值及相位信息输入模型进行分类预测,判断其是否为辐射源;而后仅保留辐射源滑窗数据进行定位计算,减少了滑窗运算量;最后通过密度聚类算法对定位结果进行筛选并得到最终定位结果.模型在实测的人工引雷数据上的分类精度达到了99.73%.使用梯度可视化热力图对模型所学习到的特征以及分类依据进行物理涵义分析,增强了模型的可解释性以及合理性.相较于现有的EMTR方法,本文提出的方法不仅定位速度提高了21倍,同时模型具有较好的迁移泛化能力,对于未曾学习过的人工触发闪电以及自然闪电数据均具有较好的识别能力,在这些数据上的辐射源定位数量增加了55.71%,在排除噪声干扰的同时,获得了更为精细的通道结构图,并保留了更多的雷电发展分支结构.展开更多
近年来区块链发展迅速,交易频率低成为限制区块链进一步发展的障碍。闪电网络作为解决区块链交易频率问题的最优解决方案之一,具有确认时间短、费用低的优点;但也存在着通道容量低、路由代价大、通道易发生拥堵的问题。现有优化方案多...近年来区块链发展迅速,交易频率低成为限制区块链进一步发展的障碍。闪电网络作为解决区块链交易频率问题的最优解决方案之一,具有确认时间短、费用低的优点;但也存在着通道容量低、路由代价大、通道易发生拥堵的问题。现有优化方案多是采用第三方托管,延长交易等待时间,但不能从根源解决通道拥堵问题。针对上述问题,文中提出了一种新的闪电网络优化方案。首先在闪电网络内设置超级节点,并赋予超级节点代币用于相互构建通道,用户通过Ethereum Request for Comment标准将比特币转化为代币进入闪电网络;其次提出逃逸值概念,用户节点通过逃逸值计算选择加入一个超级节点;最后改进landmark算法对网络通道进行修剪,提升网络可扩展性,解决通道拥堵问题。仿真结果表明,此方案对闪电网络内交易量较大时的网络拥堵、路径寻优时间长等问题有良好效果。展开更多
In recent years,along with the rapid expansion of power grids,the increasing complication of grid structures,and the development of smart grids and energy technologies,the lightning protection of power grids becomes i...In recent years,along with the rapid expansion of power grids,the increasing complication of grid structures,and the development of smart grids and energy technologies,the lightning protection of power grids becomes increasingly prominent.Power grids of China have acquired significant achievements on lightning protection technologies,which are reviewed in this paper.A technical route of lightning protection is introduced in detail; it allows us to find problems through detection and measurement of lightning,to analyze problems through evaluation and simulation of lightning,to solve problems through lightning protection measures,and to prevent problems through hazard risk warning of lightning.Following the route,the technical breakthroughs of these four aspects in China are presented,including the chinese lightning detection network(CLDN),natural lightning observations,lightning faults detection at transmission lines,lightning current measurements,progresses in lightning distribution maps,lightning fault replays,lightning hazard risk evaluations,and lightning simulated experiments,as well as novel lightning protection measures.The practical devices and systems corresponding to the technologies mentioned above are also introduced and discussed.Due to the progress of lightning protection technologies in recent years,despite the rapidly growing length of transmission lines in China,the lightning accident rate is controlled at a certain level.展开更多
文摘张衡一号卫星在轨6年积累了海量观测数据,检测其中的闪电哨声波事件(Lightning Whistler,LW)对于分析空间物理环境规律具有重要意义.但现有基于时频图像的方法推理速度过慢,完成任务需约40年.为此,研究首次从音频事件检测的角度提出高速的闪电哨声波检测模型WhisNet,将检测的时间成本从40年压缩至54天.方法为以4 s滑动窗截取波形,提取梅尔频谱特征,利用轻量级卷积循环神经网络(CRNN)提取音频事件特征,输出层预测LW事件起始时间和持续时长.基于2020年4月1-10日的感应磁力仪(SCM)数据实验显示,WhisNet检测性能与传统方法相当,但计算量和参数量减少99%,速度提升98%.进一步在2020年5月SCM数据上的应用结果与WGLC(全球闪电气候学和时间序列,WWLLN Global Lightning Climatology and time series)全球闪电密度趋势高度一致,验证了WhisNet在大规模卫星数据处理中的准确性与适用性.研究结果为挖掘其他海量地球空间事件提供了重要参考.
文摘针对电网中部分变电站面临的老旧接地网改造升级及周边管网系统安全防护问题,在工频接地网分析的基础上,以实际500 kV变电站新建接地网改造工程及220 kV变电站接地网管道杂散电流干扰防护工程为例进行分析。在应用ETAP Power Station及CDEGS实际测算的4层土壤模型基础上,结合CDEGS接地网仿真软件搭建了新旧地网以及周边金属管道的实际模型。对比分析工频及高频电流下对接地网及其周边构筑的阻性耦合影响,集中考虑雷电流相较于工频短路电流作用于变电站接地网及周边管网系统时的异同点,发现变电站接地网在高频雷电流排泄散流过程中的薄弱环节。结果表明,高频雷电流作用时,会导致电流入地点处地电位急剧升高,并且入地电流幅值逐级衰减很快,对接地网边缘处地电位升影响不大。变电站周边存在金属管道时,由于瞬时电压的升高,极易造成管道绝缘层的局部放电,导致燃气管道绝缘层电位骤降,造成击穿。
文摘辐射源定位结果的有效性判定能够排除噪声定位结果干扰,保留真实有效的辐射源定位点,进而获取一个清晰连续的闪电成像图.基于电磁时间反转(electromagnetic time reversal,EMTR)的雷电甚高频辐射源定位方法具有较高的定位精度,但其定位结果有效性判定方法依靠主观设定的阈值,无法准确区分弱辐射源和噪声定位结果;其次,该方法定位速度较慢,时效性较差.为了改善这些问题,本文提出了一种基于神经网络辅助决策的定位方法,构建了一个双通道二维卷积神经网络分类模型.首先对滑动窗口的时域信号进行离散傅里叶变换,将其频点幅值及相位信息输入模型进行分类预测,判断其是否为辐射源;而后仅保留辐射源滑窗数据进行定位计算,减少了滑窗运算量;最后通过密度聚类算法对定位结果进行筛选并得到最终定位结果.模型在实测的人工引雷数据上的分类精度达到了99.73%.使用梯度可视化热力图对模型所学习到的特征以及分类依据进行物理涵义分析,增强了模型的可解释性以及合理性.相较于现有的EMTR方法,本文提出的方法不仅定位速度提高了21倍,同时模型具有较好的迁移泛化能力,对于未曾学习过的人工触发闪电以及自然闪电数据均具有较好的识别能力,在这些数据上的辐射源定位数量增加了55.71%,在排除噪声干扰的同时,获得了更为精细的通道结构图,并保留了更多的雷电发展分支结构.
文摘近年来区块链发展迅速,交易频率低成为限制区块链进一步发展的障碍。闪电网络作为解决区块链交易频率问题的最优解决方案之一,具有确认时间短、费用低的优点;但也存在着通道容量低、路由代价大、通道易发生拥堵的问题。现有优化方案多是采用第三方托管,延长交易等待时间,但不能从根源解决通道拥堵问题。针对上述问题,文中提出了一种新的闪电网络优化方案。首先在闪电网络内设置超级节点,并赋予超级节点代币用于相互构建通道,用户通过Ethereum Request for Comment标准将比特币转化为代币进入闪电网络;其次提出逃逸值概念,用户节点通过逃逸值计算选择加入一个超级节点;最后改进landmark算法对网络通道进行修剪,提升网络可扩展性,解决通道拥堵问题。仿真结果表明,此方案对闪电网络内交易量较大时的网络拥堵、路径寻优时间长等问题有良好效果。
基金Project supported by National Basic Research Program of China （973 Program） （2011CB209400）, National Fligh-tech Research and Developmerit Program of China （863 Program （2011AA040405）, National Natural Science Foundation of China （Ul134106）, 3551 Optics Valley Personal Plan of Wuhan East Lake High-tech Development Zone, Science and Technology Program of SGCC（SG[2009], SG[2013]）.
文摘In recent years,along with the rapid expansion of power grids,the increasing complication of grid structures,and the development of smart grids and energy technologies,the lightning protection of power grids becomes increasingly prominent.Power grids of China have acquired significant achievements on lightning protection technologies,which are reviewed in this paper.A technical route of lightning protection is introduced in detail; it allows us to find problems through detection and measurement of lightning,to analyze problems through evaluation and simulation of lightning,to solve problems through lightning protection measures,and to prevent problems through hazard risk warning of lightning.Following the route,the technical breakthroughs of these four aspects in China are presented,including the chinese lightning detection network(CLDN),natural lightning observations,lightning faults detection at transmission lines,lightning current measurements,progresses in lightning distribution maps,lightning fault replays,lightning hazard risk evaluations,and lightning simulated experiments,as well as novel lightning protection measures.The practical devices and systems corresponding to the technologies mentioned above are also introduced and discussed.Due to the progress of lightning protection technologies in recent years,despite the rapidly growing length of transmission lines in China,the lightning accident rate is controlled at a certain level.
