关键词： 输电线路覆冰   荷载监测   传感器   弹性元件   结构   制造工艺  

摘要： 在输电线路覆冰荷载监测传感器的设计中,弹性元件的选用和设计非常重要。本文根据输电线路覆冰荷载监测传感器的组成原理,从结构和材料两方面对弹性元件进行了分析比较,并结合高精度输电线路覆冰荷载监测传感器的技术要求提出了选择弹性元件的关键点,最后研究了结合红外技术的制造工艺,可以有效提高输电线路覆冰荷载监测传感器的精度和稳定性。

关键词： 110kV   架空输电线路   电缆   迁改施工  

摘要： 近些年来,伴随着我国社会的不断进步,经济得到了飞速的发展,人们生活水平也得到了很大的提升,当前我国电网的建设也发展快速,但是现有的架空输电线路暴露出很多与城市发展规划不协调的矛盾。因此,将架空输电线路改为地下电缆线路是解决架空输电线路短板的重要举措之一。结合多年的工作经验,本文通过对架空输电线路迁改电力电缆线路施工过程中可能存在的问题及注意事项进行了简要的分析,同时提出预防措施,希望能为今后电力电缆线路施工提供宝贵的经验。

关键词： 输电网络   架空线路   电线覆冰   应力分析  

摘要： 我国的幅员辽阔、地形复杂与气候类型多样化等条件决定了输电系统覆冰事故频繁发生的问题。覆冰事故可分为机械故障与电气故障，轻则致使金具受损，重则破坏输电系统的安全运行状态。只有积极开展覆冰输电线路的防灾减灾工作，才能最大程度地降低覆冰事故对社会发展与经济增加的不利影响。现有的覆冰输电线路防灾减灾方法包括根据覆冰厚度判断输电线路的安全状态、利用求解输电线路应力的数学模型判断输电线路的受力情况以及线路除冰等等。本文基于ANSYS对覆冰输电线路的安全分析方法进行了研究。\n 本文首先研究了三种覆冰输电线路的应力数学模型:代表档距法、孤立档距法与精确模型法，并利用MATLAB比较它们在不同情况下的精度，为ANSYS建模做理论值的准备。其次，本文研究了三种基于ANSYS的导线找形方法:小弹性模量法、直接迭代法与“V”形虚曲线法，并提出了一种以线路最低点为参考坐标的导线找形方法;通过四组ANSYS算例比较这四种导线找形方法的操作难易度和精确度。然后，本文分析了基于ANSYS的输电塔-线体系建模方法，以此打好有限元模型基础。最后，本文设计了五种输电塔-线体系的ANSYS算例，通过施加竖直向下的荷载来模拟覆冰状态;静力分析后，可以获得各档覆冰输电线路的水平应力值。根据算例结果可以发现:本文研究的一种基于ANSYS的覆冰输电线路安全分析方法可以应用于覆冰输电线路的防灾减灾工作中。该方法不仅适用于各档覆冰厚度相等的理想情况，还在各档覆冰厚度不相等的情况下具有良好的精度。

关键词： 覆冰厚度   金属电极   在线监测   电容感应  

摘要： 利用同面多点电容感应技术,设计了一种实时测量输电线路覆冰厚度的传感器.传感器基于电容感应技术,通过测量模拟输电导线周围不同位置金属电极的电容值变化,并对电容值进行分析与计算,得出模拟导线上的覆冰厚度.通过对同面多个金属导线电极电场、电容的理论分析、仿真,以及低温下对系统的冰冻试验,验证了传感器在监测输电线路覆冰厚度的可行性.

关键词： 覆冰   塔线系统   有限元模型   失效评定图   安全裕度  

摘要： 针对输电线路覆冰灾害事故预测方法的不足,提出基于安全裕度的策略对输电线路的覆冰情况进行预测。通过对覆冰线路模型各种运行工况下的结构失效率数值计算数据的回归分析,得到杆塔的失效评定曲线图,并对其进行预测分析。选取华中某500 kV输电线路中薄弱的杆塔作为研究对象。建立3塔2线输电线路的有限元模型,在覆冰荷载和风荷载不同组合下进行力学仿真计算,对结果数据的回归分析验证了该方法的正确性。本文方法可为准确预测线路覆冰事故、制定防覆冰改造方案提供依据。

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。