关键词： 输电线路   覆冰   舞动   在线监测   决策支持  

摘要： 我国地域广阔,拥有过百万公里的输电线路。电力系统稳定可靠运行关乎整个国家的经济发展和社会稳定,而输电线路的安全运行则是整个电力网络系统的稳定运行的重要环节。自上世纪以来,我国许多地区都曾发生过各种各样的输电线路故障,究其原因可归结为恶劣的环境气候及环境污染等因素所造成的输电线路设备性能的下降。输电线路在实际的运行中,既要承受其自重载荷、覆冰载荷等静载荷,同时也承受了风引起的动载荷。当环境微气象达到一定的条件的时候,输电线路的覆冰导线受到持续的风吹作用的时候,可能会引起导线的大振幅低频率的振动,即导线舞动。当导线产生持续时间较长的大幅度舞动的时候,极易引发输电线路的故障。我国南方08年初发生的大面积冰雪冻雨等灾害给输电线路设备带来的极大损害就是重要的例证。因此,开展对输电线路的综合在线监测与决策支持功能的研究,具有重要的理论和现实意义。 本文首先依据电力行业实际工作中的需求,提出了系统的结构模型,在此基础上,提出了输电线路覆冰与舞动状态在线监测与决策支持系统的运行和管理架构模型；其次,对系统包含的具体业务功能进行了分析,划分了系统的功能模块,并建立了各功能子系统的理论模型；针对系统数据传输和处理提出了一种基于Agent的数据传输模型,实现了系统的GPRS数据传输智能分组存储的数据集成功能；同时提出了一种多因素综合报警管理模型,以线性加权方法为基础,结合层次分析法设计的报警管理模型为系统的准确报警提供了一种新的方法。在上述研究成果的基础上,以*** Framework 3.5框架为基础,采用Visual Studio 2008 sp1的集成开发环境,实现了输电线路覆冰与舞动状态在线监测与决策支持系统。 本文已实现上述输电线路覆冰与舞动状态在线监测与决策支持系统的基本功能,并已投入试运行,为电力行业的科学管理和调度提供了极大的技术支持,对电力行业的数字化、信息化建设和发展起到了有力的推进作用。

关键词： 输电塔线体系   动力特性   找形   静力计算   覆冰脱落   断线  

摘要： 本文采用我国某通用的干字塔形输电塔为原型,借助ANSYS软件建立5跨输电线路体系的有限元模型,对输电塔线体系的动力特性、覆冰静力计算、覆冰脱落及断线问题进行了全面的分析。在对输电导线找形时,采用了非线性有限元静力平衡的找形方法。通过不同的找形工况证实,对于简单的悬索结构的找形,该方法简单、高效。分别讨论了单塔、输电导线、输电塔线体系的动力特性,在分析输电塔的振型时通过添加附属杆件从而避免了局部模态过早地出现。分析了在覆冰厚度、档距、邻档导线间的跨距差以及导线两端悬挂点高差等4个因素的影响下输电塔线体系的静力受力特征。采用输电塔、线分别建模和塔线联合建模两个模型,分别对同一个覆冰脱落工况进行动力分析以讨论塔线间的耦合作用,研究表明,对于本研究采用的模型,在动力分析中,输电塔对输电导线的影响可以忽略不计,但是输电导线对输电塔却有明显的影响。采用塔线联耦体系,对不同的脱冰工况进行动力分析,分析表明,脱冰时塔线的动力效应不可忽视。最后,进行断线分析,研究了邻近断线档的输电塔位移和内力变化情况。

ISBN: (纸本)9787508397399

关键词： 输电线路   覆冰厚度   在线监测   张力   倾角   偏斜角  

摘要： 在电力系统中,输电线路的覆冰现象十分普遍。覆冰可以引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塌、断线、绝缘子闪络和通讯中断等事故,极大地威胁着电力系统的安全运行,给社会带来巨大的经济损失。因此,实时动态掌握输电线路的覆冰状况对于覆冰区输电线路运行以及提高整个电力系统的安全可靠性具有重要的实际意义和指导作用。 本文提出了通过耐张段及直线塔张力的测量来对输电线路覆冰状况进行监测的方法,设计了输电线路覆冰的综合监测系统,即通过杆塔和绝缘子串之间的张力传感器和角度传感器在线采集现场输电线路耐张段轴向导线张力、悬挂点倾角和悬垂绝缘子串张力、垂直偏斜角数据,然后通过GPRS网络和Internet网络传送到电力系统控制中心,控制中心计算机系统对采集到的输电线路的张力和角度数据进行处理,由专家软件计算得出当时输电线路导线覆冰厚度值。本文完成了在线监测系统的总体方案设计,并根据系统的特点设计了张力传感器、角度传感器、GPRS传输模块以及监测端电源等硬件设备的方案和类型。 针对本文提出的通过耐张段及直线塔张力的测量来对输电线路覆冰状况进行监测的方法,建立了以耐张段轴向导线张力、悬挂点倾角和悬垂绝缘子串张力、垂直偏斜角为基本特征参数计算输电线路导线覆冰厚度的模型,设计了计算流程,并进行了试验验证。单独耐张段试验得出的覆冰厚度计算值与实际值的绝对误差为-0.21.11mm,误差的百分值为-4.20%.10%,覆冰厚度计算精度较高。三档导线试验得出的各档覆冰厚度值与实际值之间误差的百分值最大分别为-4.60%、3.40%和-3.40%,各档覆冰厚度计算值也较高。由单独耐张段及三档导线试验结果可以看出,通过本文提出的输电线路导线覆冰厚度计算方法得出的覆冰厚度值精度较高,可较好地对输电线路覆冰状况进行推算。

关键词： 塔-线-绝子耦联体系   覆冰   极限承载力   不平衡张力  

摘要： 针对韶关地区萍通线220kV倒塔事故段,建立了由塔-线-绝缘子耦联体系有限元模型,在风和冰的综合作用下,计算出事故段的极限承载力和薄弱环节,与实际结果对比相当吻合.分析进一步表明,不平衡张力是倒塔的主要原因.

关键词： 架空   输电线路   架线   施工技术  

摘要： 本文首先阐述了架空输电线路架线施工技术展放方法分类.接着,以拖地展放导地线及跨江河放线施工技术为例,对架空输电线路架线施工技术进行了探讨,具有一定的参考价值.

关键词： 输电线路   覆冰厚度   边缘提取   线搜索  

摘要： 输电线路覆冰常会引起线路的跳闸、断线、倒杆、通信中断等电网事故。输电线路覆冰在线监测技术可使工作人员实时准确地掌握电缆覆冰情况,及时采取除冰措施防止重大事故的发生。输电线路覆冰在线监测技术中,覆冰厚度的检测尤为关键,但目前仍没有一种实效性高的方法自动检测电缆覆冰厚度。本文针对这一问题,设计了输电线路覆冰厚度检测系统。 本文介绍了如何通过一套嵌入式系统作为图像采集终端,通过GPRS网络将现场图片数据传到远程服务器,监控人员通过登陆服务器获得电缆图像。覆冰厚度图像识别程序对图像进行覆冰厚度识别,并将冰厚值回填至数据库。 本文重点研究输电线路覆冰厚度图像识别算法。在尝试了灰度图像阈值分割,运用边缘算子进行边缘提取等常用方法进行图像分割试验后,发现这些方法不能有效解决现场图片中光线阴影和复杂背景问题。针对该问题,本文给出一种适合计算输电线路覆冰厚度值的基于斜率的线搜索算法。该算法针对电缆图像纹理灰度值具有平滑性或周期性特征,首先遍历符合条件的直线得到直线簇,并统计直线簇斜率,再根据斜率直方图,通过电缆图像特征匹配,提取电缆边界,最终根据覆冰前后电缆所占像素数之差计算出覆冰厚度值。基于斜率的线搜索算法简单易行较好地克服了电缆下缘光线阴影和后方复杂背景问题,通过不同背景下的覆冰电缆覆冰厚度检测试验,验证了算法的有效性 同时,本文在Visual C++ 6.0平台下,完成了输电线路覆冰厚度图像识别软件系统的操作界面设计及各功能模块设计,实现了图像读取、彩色图像灰度化、识别区域选定、覆冰厚度图像自动识别、覆冰厚度图像手动识别、覆冰厚度值的判断及数据库存储等功能。

关键词： 覆冰线路   高频高压   介质损耗   集肤效应  

摘要： 输电线路在冬季风雪的影响下覆冰是一个亟待解决的问题,它可能引发严重的停电、限电等事故。目前,国内外有很多针对覆冰输电线路融冰的方法,但这些除冰方法有些是除冰效果不佳。有鉴于此,更可靠实用的除冰方法仍在被进一步研究和探索。本文所介绍的高频高压除冰法便是其中一种较有应用前景的方法。 覆冰输电线路高频高压融冰法的原理:通过施以大约33KV,100KHz的激励,利用覆冰在高频电场下的介质损耗以及高频状态下导线集肤效应引起的焦耳热对覆冰输电线路综合作用进行融冰。本文采取ANSYS大型有限元分析软件对覆冰导线的高频高压融冰过程建模及仿真。首先,通过计算确定融冰所需各项参数。其中主要介绍了覆冰导线的收集系数的计算方法以及覆冰等效模型中参数的计算公式。覆冰导线的收集系数对于确定各项热流量十分重要,通过欧拉—欧拉法先计算出局部收集系数再经求和得到整体收集系数,与采用一个固定的整体收集系数相比,此方法将计算精度提高了许多;覆冰的等效参数计算是基于经典实验所建立的覆冰等效电路,并且对低频与高频两种状态下的等效电路图进行了分析对比从而得出高频下覆冰的等效电路各参数的计算公式。在确定了各项参数后,利用ANSYS有限元软件进行仿真的步骤如下:首先,建立起覆冰导线的电磁学模型,通过仿真软件分别计算出覆冰导线在高频高压激励以及短路电流激励下的电场能力分布情况,在此基础上建立起热力学模型,经计算最终得出在两种激励下的温度分布结果。将所得的两种激励下的结果进行对比可得出本文结论:高频高压融冰法不仅能有效融冰,而且相对于传统的直流融冰法具有效率更高的特点。最后本文通过介绍欧美学者进行的高频高压激励融冰实验以及融冰系统设想图引出激励源的工作原理并对激励源的控制电路进行了设计,激励源的核心部分是其中的逆变电路,通过比较选取性能更优异的全桥式逆变电路。 高频高压激励融冰法是一种较新颖的融冰方法,它改变了以往热力融冰方法通过外部加热的融冰模式,直接由覆冰本身发热,提高了融冰效率,对于解决电力系统中的覆冰导线融冰问题具有积极意义。

关键词： 输电线路   覆冰   绝缘子   交流   电场  

摘要： 我国是覆冰严重的国家,随着电力建设的不断发展,绝缘子的覆冰及闪络问题已经成为输电线路安全运行及外绝缘设计所面临的重要问题。目前国内外对绝缘子覆冰及电气特性已有大量研究,但试验方法不一、理论与实际结合不多,尤其是覆冰试验过程带电与否并无统一的标准,这导致人工气候室内的试验研究成果很难应用到工程实际当中。因此研究电场对绝缘子覆冰过程及电气性能的影响,探讨带电和不带电试验的等价性,不仅能为不带电的试验结果应用到工程实际提供有价值的参考,而且能进一步深化输电线路绝缘子的覆冰机理及外绝缘特性,具有重大的现实意义和理论意义。 本文以国家自然科学基金项目为依托,将计算机仿真和人工气候室的试验研究结合,主要从电场效应和热效应两方面来说明电场对绝缘子覆冰过程及电气性能的影响机理;通过比较绝缘子覆冰特性和电气特性来得出电场的影响规律。通过大量的试验和理论分析,得到的主要结论有: 电场计算的结果表明:绝缘子表面的电场特性与覆冰类型密切相关。对于干增长的雾凇覆冰,主要受外加电压大小和绝缘子型式的影响;对于湿增长的雨凇覆冰,主要受与外加电压大小、绝缘子材料和型式、覆冰水电导率有关。电场的计算为试验结果提供了理论依据。 在带电覆冰过程中监测绝缘子表面实时的泄漏电流和紫外脉冲光子量的变化规律表明:电场对覆冰的影响存在间接效应,即带电覆冰过程中电场作用下产生的各类放电活动和焦耳热对覆冰过程有重要的影响。将绝缘子带电覆冰过程分为初始期、发展期和稳定期。提出根据紫外脉冲光子量的变化来评估绝缘子覆冰期和融冰期安全状态的标准。 由于严重覆冰后的绝缘子类似一个圆柱体的状态,其表面的覆冰和电气特性与其材料和型式的关系不大,因此利用光滑支柱绝缘子作为模型进行研究。通过模型建立了具有普遍规律性的带电覆冰过程的全面热平衡方程,并利用此模型的动态平衡过程得到了泄漏电流和外加电场强度的临界条件,同时得到了各类放电活动的热效应对覆冰融化的影响,结果这些热量大部分用于维持电弧的燃烧和损耗,仅15%35%用于覆冰的融化。 为了说明电场对不同类型覆冰特性的影响规律,试验中采用覆冰外观及分布、覆冰增长速率、覆冰质量、覆冰密度及微观状态四个参数来进行比较,从无电晕放电时、有电晕放电无局部电弧时,有局部电弧产生时三种情况分析电场对绝缘子覆冰过程的影响机理,得出了交流电场对绝缘子覆冰过程的影响主要与覆冰类型、外加电压大小、覆冰水电导率、绝缘子型式与材料四个方面有关。 对于雾凇覆冰,电场的作用主要体现于极化作用、电吸力、微弱的电晕和火花放电。极化作用使得水滴被极化而受电场力的吸附作用,且运动方向改变;电吸力使得空气中过冷却水滴的运动速度加快和碰撞率增加,提高了覆冰强度;而电晕放电和火花放电会导致水滴的炸裂分散和形态改变。总的作用使得雾凇覆冰速率和覆冰质量都随着外加电压的增加而增强,而覆冰密度随外加电压的增加有先增加后减小的趋势。对于雨凇覆冰,电场的主要作用体现于各类放电活动产生的焦耳热融冰效应,加之其它几种放电活动,总的作用减弱或抑制了覆冰桥接绝缘子,使得雨凇覆冰质量随着电压增加或覆冰水电导率的增加而减少,覆冰密度随着电压的增加或覆冰水电导率的增加有先减少后增加的趋势。对于研究的四种绝缘子,普通玻璃型绝缘子表面的放电活动最为剧烈,普通瓷型绝缘子次之,瓷三伞防污型绝缘子再次,而复合绝缘子最弱。 结合电场仿真的结果与试验结果表明:电场计算的结果能对电场影响绝缘子覆冰特性做出很好的说明,覆冰过程中局部电场强度的变化、冰面高电导率水膜的存在是导致放电活动发生,影响绝缘子覆冰特性的主要原因。 对于雨凇覆冰,相同试验环境下带电覆冰绝缘子冰闪电压低于不带电的情况,这是因为其覆冰过程改变了覆冰外观、减少了覆冰质量、增大了空气间隙长度和有效泄漏距离造成的,且其影响与外加电压大小和覆冰水电导率有关。为了对带电和不带电的试验提供有价值的参考,结合研究提出了闪络电压与覆冰期外加电压呈幂函数关系。将覆冰期外加电压作为一个重要参数,与串长、覆冰质量、覆冰水电导率、污冰参数一起提出了复杂环境下绝缘子最低交流冰闪电压的综合校正公式。

关键词： 输电线覆冰   光纤光栅测量系统   单片机   算法  

摘要： 输电线覆冰将严重影响电力系统的经济效益和安全运行可靠性。本文提出了一种应用于输电线路覆冰监测的光纤光栅测量系统,该系统对于解决这个问题具有重大的实际意义。主要完成以下工作： 该系统采用多参考光栅的方式排除了F-P腔温漂和非线性的影响;提出了一种温度测量算法,利用参考光栅和双灵敏度温度传感器测量导线表面的温度;利用温度补偿方式来测量导线的应变。确定了光栅的分布,选择了各项光学元件,设计了单片机系统。通过实验验证了：测量系统的稳定性和准确性;温度和应变测量的准确性。 本系统最大的特色是针对应用环境温度变化大,电源功率有限等困难采用了参考光栅和双灵敏度温度传感器的温度测量算法,使测量系统实现了精确测量,节能化和低成本化,为该系统应用于工程实践奠定了基础。