关键词： 输电线路   覆冰   危害  

摘要： 输电线路覆冰严重威胁了电力系统的运行安全,在总结输电线路典型覆冰事故的基础上,对输电线路覆冰事故原因及危害进行了总结分析。

关键词： 三维GIS   覆冰   在线监测  

摘要： 输电线路覆冰,不仅会对运行和维护工作造成影响,而且严重的时候,还可能会导致碰线短路、绝缘子闪络、断线甚至倒塔等重大事故的发生。由于目前在我国关于输电线路覆冰厚度取值的基础资料较少,所以在覆冰厚度的设计取值时,大多数情况下仍然以现场的调查作为依据。输电线路发生冰害时,它的持续时间长、发生频率高、覆盖面积大、影响范围广,对电网的安全稳定运行及供电的可靠性已经构成严重的威胁。 在本文的第一章,介绍了国内外关于对输电线路覆冰在线监测系统的方法和现状。由于本项目是要将三维GIS的技术融入到覆冰在线监测系统中,使监测更加直观立体,所以在第二章,对于GIS、二维GIS以及三维GIS进行了简单的介绍。 由于在对输电线路的覆冰进行监测和预测时,离不开相应的覆冰模型,因此本文的第三章,对几种主要的覆冰模型进行了介绍,对导线的舞动的模型进行了分析,介绍了风速求取的方法以及覆冰量的计算方法等。 在第四章中,是对本项目软硬件的设计进行的介绍。这一章的内容主要包括系统功能的概述和整体结构的设计；监测分机硬件设计时一些重要设备的选用以及关键技术如何解决；监测分机的软件的功能介绍和数据库的选用等等。项目完成之后,对其进行了试用,在第五章中,分别简单介绍了各个关键部件的安装效果以及融合了三维GIS技术后,在终端操作平台上观测的立体效果。 第六章是本文的结论和展望部分,对本文的工作进行了简单的总结,并提出了一些远期的想法。

关键词： 特高压   电流差动保护   输电线路模型   双回线   电容电流补偿   暂态特性  

摘要： 为了满足未来持续增长的电力需求,提高我国能源开发和利用效率,国家电网公司提出了加快建设由百万伏级交流和正负800千伏级直流系统构成的特高压电网的发展目标。2009年初,我国第一条1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程建成投运,标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得了重大突破,对保障国家能源安全和电力可靠供应具有非常重要的意义。 特高压长距离输电线路具有输送功率大、波阻抗小、分布电容大等特点,线路上的分布电容电流会达到很高的水平,这将导致继电保护装置在某些情况下拒动、灵敏度下降等问题。解决这个问题可以采取两种措施：其一是采用电容电流补偿的方法来消除影响；另外就是采用受电容电流影响小或甚至不受电容电流影响的保护新原理、新判据和新算法。论文以解决电容电流对保护装置的影响作为核心内容展开深入研究,在对特高压试验示范工程进行暂态特性仿真分析的基础上,提出了基于Marti模型的特高压输电线路电流差动保护的新思路,有效地克服了分布电容电流的影响,提高了保护装置的可靠性和灵敏度。对于装设有并联电抗器的线路,提出了一种时域计算电抗器电流的方法,利用隐式梯形积分法与后退欧拉法相结合的处理方式,来获得稳定又精确的数值解。同时将基于Marti模型的电流差动保护原理应用于我国皖电东送特高压双回输电线路这一典型工程,最后提出了基于线路分布参数的同杆双回特高压输电线路电容电流补偿方法,获得了一些重要的研究成果。论文所做的工作主要包括以下几个方面： (1)根据我国特高压试验示范工程的原始条件精确地计算线路参数,对短路故障及断路器操作过程中出现的各种暂态分量的特性进行仿真分析,为后续工作奠定了基础。 (2)提出了基于Marti模型的特高压输电线路电流差动保护原理,该原理既不受电容电流影响,又考虑了线路参数的频变特性,使计算结果更加精确,并且配合简单实用的保护判据,给出了动作电流的表达式。仿真计算表明该保护原理动作准确、可靠,同时具有较高的灵敏度及允许过渡电阻的能力。 (3)提出了基于Marti模型的电流差动保护原理应用于装有并联电抗器的特高压线路时的处理方法,该方法在时域中求取并联电抗器的电流,在一般时刻采用隐式梯形积分法计算,而在网络突变时刻采用后退欧拉法进行处理,这样既保证了暂态过程的精确度又能够消除数值振荡。 (4)以我国淮南-皖南(皖电东送)特高压同杆双回输电工程为背景,建立了双回线路的数学模型,计算了线路参数,对发生短路故障,特别是跨线故障时的暂态特性进行仿真,分析其对继电保护造成的影响。 (5)为了将基于Marti模型的电流差动保护原理应用于特高压双回线路,扩展了相模变换矩阵,将整个双回线作为一个统一的保护对象,给出了保护的工作过程,仿真结果验证了该保护原理应用于双回线的正确性。 (6)特高压双回线发生故障时,与故障相同名异线的非故障相动作电流畸变严重,使用传统的半波傅氏算法无法获得满意的效果。针对这一问题,本文采用一种改进的半波傅氏算法进行滤波,既满足保护快速性的要求,又能够得到较高的精度。 (7)提出了同杆双回特高压输电线路电容电流补偿方法,该方法建立在具有分布参数特性的输电线路模型的基础上,对于电流的瞬时采样值按模量进行补偿计算,能够有效地补偿暂态和稳态电流,且计算工作量小,不要求较高的采样频率,实用化程度高。 上述研究工作及成果表明,本文提出的基于Marti模型的电流差动保护新原理并使之应用于特高压单回和双回输电线路中,能够较好地解决传统保护应用于特高压线路时带来的问题,具有重要的理论和实际意义。

关键词： 架空线路   抗冰技术   覆冰模型   在线监测系统   告警  

摘要： 处在低温、冻雨、湿雪、冰冻等天气下的输电线路容易出现覆冰现象,严重的覆冰会引起覆冰闪络、输电线路断线、倒塔等电网灾害,严重威胁着电网的安全运行,给社会造成巨大的经济损失。针对输电线路覆冰问题,本文基于智能电网输电线路在线监测系统,开发研制了输电线路覆冰在线监测模块,通过监测输电线路运行情况和气候因素,对线路覆冰状况进行监测和预警。本文对输电线路覆冰监测的研究的主要内容包括: (1)通过研究输电线路抗冰处理技术,分析提高输电线路覆冰区的抗冰能力的措施,比较导线和架空地线的防冰和除冰方法的优劣,提出了抗冰处理技术的研究方向。 (2)研究了输电线路和杆塔的结构及其相应的输电线路受力分析,提出了基于架空线路状态方程的输电线路覆冰力学改进模型,提出了考虑直线杆塔所承担输电线长度、水平应力、垂直比载三个关键量的覆冰监测及覆冰厚度计算方法。 (3)在详细分析地线的覆冰特点的基础上,研究了流体力学和热力学在地线预测模型中的应用。通过类比导线与地线的特点,提出了基于干湿增长判断的架空地线雨雾凇覆冰预测模型以预测架空地线覆冰厚度。(4)详细介绍智能电网输电线路在线监测系统的部署结构和工作原理,并将覆冰监测模块嵌入到智能电网输电线路在线监测系统中。该覆冰预警模块包含了覆冰模型的程序化、覆冰模型的数据库构建以及覆冰监测和预警界面的设计与展示等。 通过事例验证,表明本文所提出的输电线路覆冰力学监测模型和架空地线覆冰预测模型能够准确地监测和预测线路覆冰的情况。本文提出的覆冰在线监测模型及其覆冰研究方法为输电线覆冰防治提供了理论基础,为输电线路的安全运行提供了技术指导。

关键词： 输电线路   高压架空   工艺施工  

摘要： 随着我们国经济的不断发展,我国电力行业也在不断的提升,本文结合作者多年工作经验,针对输电线路工艺中相关问题,进行了简要的分析及探讨,仅供参考.

ISBN: (纸本)9787512324404

关键词： 风荷载   脉动风   输电线路   覆冰   舞动   塔线体系   动力响应  

摘要： 随着我国经济的发展、科技的进步以及人们生活水平的大幅提高,电力的重要性越来越明显。然而作为电力传输的载体输电线路的安全与稳定就显得非常重要了。输电线路体系作为一种高耸柔性结构体系极易受到风、冰等灾害性荷载的冲击,2008年的雪灾导线覆冰以及一些地区飓风天气对线路的毁坏都是非常严重的。这些灾害荷载都是输电线路安全稳定的主要因素。根据这些环境因素以及输电线路体系的结构特性,导线覆冰在风荷载作用后的舞动和风荷载对体系振动影响是线路灾害发生的常见情况。 本文将对覆冰导线在风荷载作用下舞动的特性以及对塔线体系的影响进行分析,同时还对大风荷载下线路体系结构的动力分析。具体做以下工作： (1)描述风荷载的产生,风荷载的风剖度、三维湍流风、脉动风功率谱等特性。风荷载的理论和相关计算荷载公式。重点分析脉动风荷载的模拟,在时域法模拟风荷载过程中运用三角级数叠加的谐波合成法模拟脉动风荷载。对实例220kV马凤线路的SZ3型的直线塔进行模拟,将模拟的结果与规范达文波特谱进行对比,并对比结果进行分析。 (2)对输电线路导线的静力、动力进行分析。静力：运用悬链线方法推导出导线的弧垂、线长、张力等计算公式,在此基础通过实例,计算导线在不同气象环境荷载(风、覆冰、气温)条件下对导线的张力和形状的变化情况。得出的结果是导线张力和形状因气温和风速的影响不大,但是在能覆冰的温度下,覆冰的厚度是影响导线张力和形状变化的主要因素。动力：找到导线的三自由度力学模型,并求解三维力学模型；提出对导线产生振动的导线漩涡脱落概率,然后计算漩涡脱落频率,得出导线的固有振动频率分布比较广泛,因为风荷载极易变化,漩涡脱落频率就随之产生变化,变化后的频率非常容易与导线振动固有频率的某阶频率重合,而产生共振。 (3)覆冰导线舞动的力学模型和舞动后对线路结构的影响。建立覆冰导线舞动的单自由度力学模型,是无法完全反映覆冰导线舞动的特征,同时通过一些模型假设和一些导线相关力学参数推导,建立导线覆冰后舞动情况的三自由度力学模型。在计算覆冰导线张力的基础上,得出两种(导线水平张力和悬挂点竖直方向张力)张力增加比例与覆冰导线舞动半波数为奇数和偶数有关。同时分析覆冰导线舞动产生的交变张力变化量与振动幅度之间的关系,得出覆冰导线舞动的张力变化量随着档距的增大而增大,弧垂的增大而减小。以铁塔在导线舞动时的最大位移小于许可位移为基础,得到了铁塔振动的振幅放大因子值一定要小于许可的振幅放大因子值的概率即为铁塔的可靠度。提出这种输电线路体系在覆冰导线舞动发生时的可靠度设计方法。 (4)对风荷载作用的输电线路塔线体系有限元分析。确定有限元分析的方法。结合倒塔实例从导线、输电塔以及塔线体系的固有频率分析塔线体系振动响应的规律。分析风荷载作为超负荷载对输电线路体系的破坏,首先分析铁塔构件的破坏应力以及导线断线情况塔线体系的稳定情况,分析这两种情况下对体系的影响,得出风荷载引起体系振动导致铁塔构件失稳破坏的结论,为铁塔的强度设计提供支持。

关键词： 输电线路   脱冰跳跃   除冰   机械式除冰装置   数值模拟  

摘要： 在特定的温度和风等自然条件下，输电线上的覆冰会融化脱落，从而引起电线的上下振动和横向摆动。输电线覆冰脱落可能引起闪络、跳闸、烧伤电线等电气事故，甚至导致金具损坏、断线、杆塔折损、倒塔等机械事故，严重影响输电线路的安全运行。因此对输电线路脱冰动力响应问题及其除冰技术的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。 本论文首先研究并获得了利用ABAQUS有限元软件模拟输电线路覆冰脱落动力响应的数值模拟方法。通过将桁架单元设置为材料不可压缩，得到模拟覆冰导线的索单元，进一步利用等效密度和等效惯性加速度的方法模拟输电线路的覆冰荷载、风荷载以及导地线的脱冰荷载等，利用文献中脱冰跳跃模拟实验结果验证了方法的正确性。 以某500kV同塔双回输电线路为研究对象，采用数值方法对塔线体系在覆冰、脱冰以及风荷载组合工况下的安全性进行全面地研究。首先建立包括输电杆塔、导地线、绝缘子串和间隔棒等金具在内的塔线耦合体系精细有限元模型。数值计算塔线体系覆冰后的应力分布，模拟得到覆冰脱落后输电杆塔和导地线的动力响应，进而分析研究塔线体系的安全性。结果表明，所研究线路在覆冰和脱冰跳跃过程中塔线体系是安全的。此外，将塔线耦合体系中导地线脱冰后的动力响应计算结果与不考虑杆塔变形的导地线模型模拟结果进行比较，得出杆塔变形对导地线脱冰动力响应影响很小的结论。 利用导线模型模拟了不同参数条件和脱冰工况下导线的脱冰动力响应，得到耐张段档数、脱冰率、档距、覆冰厚度、风速、高差、绝缘子串长度、导线型号和子导线根数等因素对导线脱冰后最大冰跳高度和横向摆幅的影响规律。结果表明，最大冰跳高度和横向摆幅均随档距和脱冰率的增加而增大，而耐张段档数、高差、绝缘子串长度和子导线根数等对其值影响较小。基于数值模拟结果，得到导线脱冰后最大冰跳高度与其脱冰前后静止状态下弧垂差之间的线性关系，以及风荷载作用下导线脱冰后最大横向摆幅与其脱冰前后平衡状态下风偏改变量之间的线性关系，进而给出连续档覆冰导线最大冰跳高度和横向摆幅的简化计算公式。利用该简化计算公式可以简化高压输电线路导线之间以及导地线之间绝缘间隙的设计。 研究了覆冰导线机械式除冰过程的数值模拟方法。用相互平行且共用节点的两层单元分别模拟导线和覆冰，实现导线覆冰状态的模拟。覆冰采用多孔弹性模型，考虑温度和孔隙率对其力学行为的影响，并引入拉伸破坏准则判断覆冰的失效。编写了ABAQUS有限元软件的用户材料子程序VUMAT，利用VUMAT定义覆冰的本构模型和删除破坏单元。模拟研究了不同孔隙率、环境温度、耐张段档数、档距、覆冰厚度、冲击载荷大小等条件下覆冰单导线的冲击除冰过程。模拟结果表明，覆冰孔隙率较小时可将其简化为弹性体，孔隙率较大时采用多孔弹性模型与实际更接近。温度变化对除冰效果的影响很小，而冲击载荷幅值、档距和覆冰厚度等对除冰效果的影响明显，在设计机械式冲击除冰装置时应予以考虑。 提出一种覆冰四分裂导线机械式除冰装置设计原理，该装置可以替代冰区分裂导线的相内间隔棒，具有经济、安全等特点。实现该机械式除冰装置除冰过程的数值模拟方法，模拟研究了该装置的可行性和除冰效能。讨论了除冰装置张开位移、除冰装置安装个数、档距、覆冰厚度和耐张段档数等对除冰效果的影响规律，所得结果可以为四分裂导线机械式除冰装置的设计提供参考。

关键词： 输电线路   覆冰   张力   倾角   悬垂绝缘子串偏斜角   综合监测   计算方法  

摘要： 为对输电线路的覆冰情况进行监测和计算,笔者提出了通过对耐张段及直线塔张力的测量来对输电线路稳态覆冰状况进行监测的方法,根据耐张段张力倾角和悬垂绝缘子串张力偏斜角进行输电线路覆冰实时计算模型的建立,并进行了试验验证。结果表明,该方法计算得出的覆冰值精度较高,可应用于多档输电线路覆冰的监测计算。

关键词： 输电塔线体系   导线舞动   覆冰   脱冰   有限元   数值方法  

摘要： 覆冰输电导线的脱冰跳跃舞动是指在输电导线上的覆冰脱落激励下产生的一种大振幅跳跃现象。当导线舞动严重时,会对输电线路的安全运行带来重大危害,同时也会造成重大的经济损失和不利的社会影响。为了提高输电塔线路的安全性和稳定性,有必要掌握输电导线覆冰、脱冰前后的静、动态力学特性,为输电线路的设计和维护提供理论指导。 对输电塔线体系脱冰跳跃的理论计算和有限元模拟都应以现场实测或模型实验为基础,然而,目前国内外学者对于这方面的工作尚不完善。本文以模型实验为基础,将实验测试与有限元计算方法相结合,研究输电线的脱冰舞动问题。 以覆冰输电导线为研究对象,分析架空输电导线均匀覆冰和全部脱冰的静动力学特性。首先应用“悬链线”法和“抛物线”法对悬链线形态和抛物线形态的输电导线在自重和覆冰载荷作用下的导线进行静力分析,并以此平衡状态作为动力分析的初始形态。结果表明,相对于温度的影响,导线应力的变化主要取决于覆冰厚度的变化;其次,设计了一套基于悬链线理论的现场验证覆冰导线脱冰跳跃的实验装置,通过实验得到覆冰导线脱冰跳跃舞动的动力特性,并根据实验数据得到了导线在脱冰舞动过程中受到的阻尼。将实验中的导线参数输入到有限元软件中,建立了输电塔线体系的三维有限元模型,在导线模型上等间距施加一组集中力模拟计算导线的覆冰、脱冰过程的动力响应。最后,通过将导线脱冰跳跃的实验结果和有限元仿真分析结果进行对比,可以说明采用模型试验和有限元集中力法来研究覆冰导线脱冰舞动问题是可行的。同时,探讨了在ANSYS有限元分析软件中,将改变密度法和施加集中力法两种方法结合使用从而来仿真分析导线局部脱冰方法的可行性。