关键词： 特高压直流输电   交直流混联系统   换相失败   模型建立   快速傅里叶变换   谐波与间谐波分析   工频突变量方向纵联保护   极性比较  

摘要： 随着我国特高压直流(Ultra High Voltage Direct Current, UHVDC)输电工程的快速建设,我国将形成多个含特高压直流的交直流混联电网。UHVDC馈入在丰富系统运行方式、提高输电容量的同时,也产生了系统之间的故障相互作用问题,影响交直流混联系统输电线路保护的可靠性。一方面,交流系统故障易引起直流逆变器发生换相失败,并导致相邻交流线路的电气量信号发生畸变,存在造成交流线路保护不正确动作的风险。另一方面,现有直流输电线路保护耐受过渡电阻能力差、缺乏完善的门槛值整定依据,难以在高阻故障时有效动作,影响交直流混联系统的安全稳定运行。为此,论文围绕直流换相失败时交流线路保护无法正确动作和高阻故障时直流线路保护可靠性差这两个关键问题开展研究,主要工作有：1)含UHVDC的交直流混联系统模型建立。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,搭建了UHVDC系统经双回交流线路馈入交流电网的详细交直流混联系统模型。其中,直流系统换流器采用详细的电磁暂态模型,交流系统发电机采用含调速器和励磁装置的详细模型。对不同运行工况下的交直流混联系统动态特性进行仿真分析,经模型验证可知,该交直流混联系统模型可正确反映各运行工况下的电磁暂态特性,为后续研究交直流混联系统继电保护相关问题奠定了良好的模型基础。2)换相失败故障条件下的交流故障信号特征分析。换相失败工况下直流系统派生的故障电气分量会严重影响交流侧线路保护动作的准确性,而精确分析该故障工况下的交流信号特征则成为交流保护研究的基础和关键。利用改进的二级快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)算法,对交直流混联系统中的交流故障信号特征及其畸变规律进行精确分析。由分析结果可知,换相失败故障条件下的交流信号中含有大量的谐波和间谐波分量,且交流故障线路的平行线路的总谐波畸变率更高,并随故障距离和故障类型的不同呈现一定规律。3)换相失败故障条件下的工频突变量方向纵联保护动作性能研究。通过仿真分析工频突变量方向纵联保护在交直流混联电网中的动作性能,探究了换相失败条件下直流系统注入交流电网的非特征谐波对交流线路保护动作特性的影响机理及其解决措施。研究表明,非特征谐波严重影响目前保护中常用的全周傅氏算法对工频相量的提取精度,进而影响交流线路保护的动作性能,且交流故障信号中的非特征谐波所占比例越高、对交流线路保护的影响越大。通过研究不受非特征谐波干扰的工频相量提取算法等途径,可望提高现有交直流混联系统中的交流保护动作可靠性。4)可快速反应高阻接地故障的UHVDC输电线路纵联保护方案。针对现有UHVDC输电系统线路保护存在的耐过渡电阻能力差、门槛值难整定等问题,在分析UHVDC输电线路两侧电压、电流突变量特征的基础上,研究了一种适用于交直流混联系统的UHVDC输电线路纵联保护方法。该方法利用最小二乘拟合表征基于小波变换求得的低频带故障电压和电流信号的极性关系,使得保护方案具有较强的耐受过渡电阻、噪声和高频阻滞等干扰能力,克服了要通过穷举式仿真进行整定的问题,且算法计算量较小、对通信通道和装置采样率要求低,满足当前特高压直流输电系统的保护硬件要求。论文探讨了直流换相失败对交流线路保护动作性能的影响机理及其解决措施,解决了现有直流线路保护耐受高阻能力差、门槛值难整定的问题,可望为交直流混联系统输电线路继电保护的相关研究提供支持。

关键词： 导线覆冰形态   数值模拟   流体力学   水滴撞击特性   热力学平衡  

摘要： 导线覆冰的机理性研究仍是国内外亟待解决的技术难题。导线覆冰涉及流体力学、热力学、电磁学以及动力学等多领域学科知识,虽然目前对于雾凇覆冰的增长规律有较多研究成果,但覆冰湿增长表面热平衡的微观物理过程和相关数学物理模型还没有得到实质性的进展。本文从流体力学角度出发,建立了包含过冷却水滴运动特性和热力学平衡在内的覆冰形态时变模型。该模型对导线覆冰过程的微观机理进行了研究,可进一步为导线扭转和舞动的空气动力分析提供相关数据,对导线覆冰预测具有一定的理论和工程应用价值。本文对导线覆冰数值模拟的三个基本步骤(空气流场计算、过冷却水滴运动与撞击特性计算、热力学平衡方程以及覆冰形态计算)分别展开研究。首先建立导线风洞模型,通过流体力学软件FLUENT对导线覆冰前后的空气流场进行分析,并导出壁面静压和空气速度流场等数据;根据拉格朗日法建立空气中过冷却水滴的运动方程,利用四阶Runge-Kutta法求解水滴运动轨迹,进而得到水滴在物体表面的局部撞击系数,同时对水滴的撞击特性进行验证,并在单尺寸水滴撞击特性的基础上引入水滴多尺寸分布的局部撞击系数计算方法;基于改进的Messinger热力学模型建立质量平衡和能量平衡方程,采用迭代技术得出关键参数冻结系数f和平衡温度Ts,从而求解覆冰质量mso,最后根据Macklin密度公式实现了不同时间步长的导线覆冰形态计算。采用固定变量法对不同环境温度、风速、水滴中值直径MVD、液态水含量LWC和导线直径下的导线覆冰进行模拟计算,研究不同因素对导线覆冰类型和形态的影响。最后,本文针对三种不同温度下的典型工况进行圆柱覆冰试验,并与同工况下水滴单、多尺寸分布的覆冰模型计算结果进行对比,结果显示:水滴多尺寸分布根据真实情况考虑了不同尺寸水滴的影响,局部撞击系数和覆冰范围更接近实际情况,因此其冰形结果比水滴单尺寸分布计算模型更接近试验数据;模型在干、湿增长下的覆冰区域、厚度和形态总体上均能与试验结果较好地吻合,显示了良好的预测性能,验证了模型的有效性。

关键词： 输电线路   覆冰   防护  

摘要： 我国是高压输电线路覆冰较严重的国家之一。高压输电线路具有档距较大、铁塔较高等特点，线路覆冰对其影响比较严重，同时，输电线路的电压等级较高，载流量较大，线路破坏造成的经济损失巨大。为此，本文研究了输电线路的覆冰特性及防治措施。

关键词： 无线传感器网络   ZigBee技术   覆冰   在线监测   卡尔曼滤波   Z-Stack协议栈  

摘要： 输电线路是电力系统的命脉,输电线路覆冰超额将导致输电线路故障、大面积停电等严重后果,建立一套架空输电线路覆冰在线监测系统,能够有效减少输电线路故障的发生,对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。本文提出一种基于无线传感器网络实现输电线路覆冰监测系统的设计方案,主要开展了以下研究工作:1、通过分析与比较确定了覆冰在线监测系统的结构。覆冰监测终端采用拉力传感器、倾角传感器、风速风向传感器和温湿度传感器采集覆冰状态信息和气象信息,并通过ZigBee无线传感器网络和GPRS无线通信技术将监测信息传输到远程监控中心。2、研究了基于静力学的等值覆冰厚度计算模型。对绝缘子串悬挂点进行静力学分析,在垂直平面竖直方向上建立静力学平衡方程;研究了基于卡尔曼滤波算法求取绝缘子串拉力、风偏角和偏斜角的方法;综合考虑温度和应力对导线长度的影响,考虑导线最低点落在档距外和偏移的情况,在风偏平面内根据导线应变参数关系求解导线自重载荷和冰载荷,对等值覆冰厚度计算模型进行了改进。3、研究了覆冰监测终端低功耗技术。从稳压芯片选型、供电控制方式、控制器休眠方式及通信控制方式等多角度降低系统功耗,基于低功耗技术设计输电线路覆冰监测终端的结构组成并分析各部分的电路原理及元器件选择。4、设计并实现了基于Z-Stack协议栈的覆冰监测终端软件。覆冰监测终端软件主要包括通信接口程序设计和传感器数据处理程序设计两方面,该软件实现了对导线覆冰状态数据和气象数据进行采集、处理和传输等功能。5、测试覆冰监测终端功能和性能并研究修正方法。结果表明:覆冰监测终端具有稳定的数据采集、数据处理和通信等功能,太阳能电池板和终端低功耗性能良好,等值覆冰厚度计算模型计算精度高,满足覆冰监测要求。

关键词： 1000k V   特高压   输电   施工  

摘要： 目前而言,1000k V特高压输电线路的施工技术术语行业的焦点问题,从业人员和研究人员在这个领域投入了大量的人力物力。现已取得了阶段性研究成果,但仍存在着一些缺点和不足,需要在实践中加以解决,不断完善1000k V特高压输电线路架线施工的实际水平。

关键词： 1000kV   特高压   土石方基础   接地工程  

摘要： 本文根据笔者的在特高压输电线路上的施工经验,对在施工过程中的土石方基础以及接地工程施工技术进行了探讨,并对施工过程中的问题提出了一定的建议解决措施,为特高压技术的发展贡献自己的微薄之力.

关键词： 输电线路覆冰   预警   信息融合   DS证据理论  

摘要： 云贵高原地形复杂,气候多变,冬季架空输电线路覆冰问题严重。输电线路覆冰过程是一个不确定的、突变的、高维非线性时间序列过程,解析模型不易获取。本文针对统计型、机理型和智能计算型三类覆冰预测模型存在的不确定性和未知性问题,建立了输电线路覆冰预警信息融合系统,并提出了基于DS证据理论的预警融合模型。主要研究成果如下所示:1)针对覆冰过程中微气象因素过多及原始数据的局限性,使得预测模型复杂,预测结果不准确等问题。本文在原覆冰预测模型基础上,建立了包括数据预处理、覆冰预测和决策融合三个模块的覆冰预警融合系统。提出了基于主元分析法对高维微气象数据降维处理,简化覆冰过程模型;设计了基于平滑滤波的覆冰监测数据去噪方法;提出了基于专家推理的覆冰负荷定性预测模型;根据相关文献,设计了对多元线性回归、模糊推理及支持向量机三种覆冰预警模型。2)针对覆冰预测方法多种多样,且各有优缺点的现状,提出了基于DS证据理论的覆冰预警融合模型。在决策级融合中,将各类覆冰预警结果作为证据,依据DS合成法则融合,进而利用判决方法得到最终融合。该模型有助于克服已有覆冰预警模型非线性拟合效果差、数据样本完整性要求高及主观经验影响大等问题。实验表明,该模型有较强容错性,提高了预测结果的确定性,降低预测未知性。

关键词： 500kV   输电线路   施工质量  

摘要： 近年来,随着社会的不断发展,架空输电线路方面的问题逐渐引起了人们的关注,我国输电线路的电压主要在100~500kV之间,因而在此基础上对500kV架空输电线路方面的问题展开细致的分析是非常有必要的,即其可为线路施工过程中施工质量的控制提供建设性的意见及建议.本文从管理层面的质量控制分析入手,并详细阐述了500kV架空输电线路张力架线技术层面的质量控制措施,旨在其能推动当前电力部门工作的进一步创新与发展.

关键词： 电力系统   输电线路覆冰   线路抗冰设计   覆冰历史数据  

摘要： 近年来,受全球气候变暖影响,各类气象灾害更为频繁,造成的损失和影响日趋严重,破坏程度强、影响范围广,应对难度也越来越大。电力系统在规划设计及运行中如何应对电网覆冰带来的危害,成为一项非常重要又极具现实意义的研究课题。2008年中国南方雪灾后,许多科研院所、电力企业进行了线路覆冰方面的研究,但仅局限于大区域典型气象条件下的共性研究。山区微气象条件下输电线路覆冰设计的研究目前在国内外均属前沿课题,缺少相关的研究与应用。本论文研究的出发点与落脚点均为浙江省临安县天池山区这一确定的微地理微气象区域。首先研究了线路覆冰的形成机理和覆冰气象地理特征条件,在基于温度、风(速度和方向)、降雨量、云中液态水和相对湿度等多种气象因素下,提出了—种基本的覆冰模型。为准确获取临安山区重点线路安装的在线监测数据与气象站提供的气象数据验证了预测模型的科学性和精确性,从全局、地域、局部三个角度介绍了覆冰模型输入参数测量方法。同时重点分析了输电线路导线和结构的覆冰荷载数据的统计分析与建模,为下一步的架空输电线路设计和可靠性评估提供参考价值。应用临安地区输电线路在线监测设备保存的历史,应用模糊神经元网络理论方法建立天池山区覆冰预测模型。该模型的预测算法采用C语言开发,利用电力线路覆冰影响深度系数公式,对微气象参数影响因子由小到大进行排序,通过对有效数据的筛选,从而确定了神经网络输入层的构成分别是风速、风向、环境气温、环境湿度,使神经网络训练的数据更具有针对性,一定程度上提高了训练的快速性及精度。最后基于对未来极端气象条件预测的覆冰数据,应用还原论和反演论思想,构建复杂工况条件下多模态线路力学模型,推导相应部件应力求解方法,考虑部件长期运行强度影响因素及评判专家知识的不确定性,建立了强度模糊综合评价模型,验算了现有线路的力学结构的脆弱性,并据此提出新线路设计改进方案。进一步为输电线路覆冰设计研究提供量化分析工具,提高了临安地区输电线路抗冰保障综合技术能力和临安电网的安全运行水平。

关键词： 特高压输电   线路架设   施工  

摘要： 高压输电技术在我国的发展状况良好，我国已经完成了多项该类型的高质量工程，如我国首例架设的1000kv输电线路在晋东南-南阳-荆门之间的输电发挥了重要的作用。特高压输电线路架设的具体实施方案较为复杂，涉及到许多技术难题。本文首先说明了施工方法中直升机与其他大型机械在施工中的使用问题，然后根据独有的物理特点及施工实际情况，对初引绳及引导绳的展放，具体的架线施工，紧线、提线的方法，以及其他附件的装配等进行了阐述，希望能够为相关的大型相关工程提供参考借鉴。