ISBN: (纸本)9787512324404

关键词： 输电线   图像处理   边缘提取   覆冰检测   Snake  

摘要： 随着我国经济建设速度的不断加快，用电负荷的逐年增加，电网可靠性也变得越来越重要，而输电线路覆冰则很大程度上对电网的可靠性以及安全运营造成了一定的威胁。针对现在输电线路覆冰检测方法中的一些不足，本文提出了一种高度自动化的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法。 本文分析了输电线路覆冰的成因、影响因素、类型以及特点，介绍了基于主动轮廓模型的图像分割方法，在此基础上提出了基于图像处理的输电线路覆冰检测方法的总体方案。这种方案可以自动采集图像并对图像进行处理分析最后将结果利用无线通信网络传送回控制调度中心。 论文重点介绍了对输电线路覆冰图像的处理方法以及输电线覆冰厚度计算方法。首先介绍了覆冰图像的采集参数选择，然后详细介绍了图像灰度化、图像增强、图像空间滤波等图像预处理过程。随后，本文分别介绍了采用传统的图像分割方法以及基于主动轮廓模型的图像分割方法，包括经典Snake模型、基于水平集方法的Snake模型分割图像的方法步骤，同时对这几种方法进行了试验，并对试验结果进行了对比分析。 接着，论文提出了一种计算输电线覆冰厚度的方法，包括成像模块的标定以及分析图像中输电线轮廓计算冰厚，然后介绍了验证试验的方法步骤并对此方法进行了试验，验证了此方法的可行性。

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： 暂态行波   输电线路继电保护   故障定位   小波变换  

摘要： 随着输电线路传输的功率与电压等级的不断提高,对故障判断的准确性与快速性要求越来越高,传统的通过分析故障后的稳态工频量的方法已经不能满足实际需求,而暂态保护对故障响应快,不受过渡电阻、系统振荡、电流互感器饱和等工频现象的影响,并且保护逻辑简单,对滤波要求不苛刻。在发生故障时,继电保护及故障定位系统要针对故障类型有选择的进行保护动作,快速可靠地切除故障线路,对输电线路进行故障定位并准确地找到故障点,及时修复线路,对整个电力系统的安全稳定和经济运行都有着非常重要的作用。 本文研究了输电线路暂态电流行波理论及小波变换理论,在此基础上选用db4小波对经过相模变换后的故障暂态模分量进行变换,通过小波变换提取故障行波电流特征,利用行波波头模极大值之间的关系构造故障类型识别的判据,提出了一种只需要对零模分量进行定性分析的判据,该算法只利用零模分量为不为零来判断接地故障和非接地故障,不参与后续的故障判断,有效的消除零模分量在传播过程中的畸变对选相带来的不利影响,提高了继电保护装置动作的可靠性;对故障定位算法进行了系统研究,对比了现有的故障定位算法,分析了以往算法的不足之处,提出了一种小波变换和相关法相结合的故障定位新算法,该算法针对不同的故障类型选择不同的线模分量进行定位分析,较以往采用单一的线模分量在定位上更为精确,另外,该算法先利用小波变换提取行波电流特征,然后利用相关法判断反射波的类型,将两种算法的优点有机结合起来,克服了小波变换法不能准确识别反射波特性的缺点以及相关法数据窗口长度和行波波头难以确定的弊端,提高了故障定位的精度;在系统的启动模块上,本文采用母线中心点电压过阈值检测和A相电流突变量检测相结合的启动方式,较传统的过电压检测法,有效克服了三相短路时,系统不启动或延时启动的问题;在Matlab/Simulink环境下,以500kV两端输电线路为模型,对不同类型的故障进行仿真,根据本文所提新算法编写故障诊断程序并进行了验证;采用模块化的设计思想在LabVIEW平台上,完成了输电线路继电保护和故障定位系统整体的设计,并以仿真的故障数据作为系统的输入,对系统进行了全线路随机故障的测试。

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。

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   微气象区   微气象区特征   在线监测   CMA  

摘要： 1000kV特高压交流试验示范输电线路作为国内首条特高压线路，在国家电网建设中处于核心地位。由于特高压线路长，沿线气象变化显著，多山谷河流跨越，存在发生冰灾、污闪等事故的安全隐患，对线路安全运行构成了直接威胁。开展特高压线路微气象区机理分析及在线监测研究对了解线路运行状况，指导运行部门巡视、检修工作具有重要意义。本文从微气象区机理及在线监测技术入手，划分出了特高压沿线的覆冰区、舞动区、微风振动区和污秽区，并完成了特高压在线监测装置安装规划。具体工作如下： 文章针对导线舞动模型、覆冰生长模型等理论进行了较为详细的分析，对特高压线路沿线进行了现场实地考察，完成了特高压沿线微地形、微气候特征信息的获取，初步总结了微气象区的特征及产生条件，并对特高压交流试验示范线路进行了微气象区划分，例如175-176号杆塔跨越唐河，为覆冰区；339号杆塔附近易发生导线微风振动。 文中对输电线路覆冰、导线舞动、视频监控等主流在线监测技术进行了详细分析，并结合特高压输电线路微气象区划分结果，完成了特高压微气象区各种在线监测装置的布点规划。例如在特高压黄河跨越区339号杆塔安装微风振动在线监测装置及视频监控装置。结合智能电网发展需要，本文研发了基于嵌入式Linux操作系统的输电线路在线监测代理（简称CMA）。CMA以S3C2440为硬件核心，包含了Wifi模块、以太网模块、GPRS模块、ZigBee模块、电源模块等，可完全代替原有监测装置与监控中心进行规约化通信。目前该装置已成功通过型式试验，正在推广应用。 文章最后对特高压输电线路在线监测数据进了整理，分析了特高压线路中微风振动、舞动等事故的发生，对线路运行状况进行了初步评估。根据已划分的微气象区及在线监测结果，运行部门可制定针对性的巡视、检修专项措施，从而提高运行技术水平和工作效率。

关键词： 贵州电网   线路   覆冰   原因分析   抗冰   措施  

摘要： 在2008年初的电网冰灾事故中,贵州电网遭受到严重破坏,文章分析了导线覆冰的成因,对导、地线及杆塔覆冰受损原因进行分析,并对受损线路修复重建和新建线路提高抗冰能力提出了具体措施和建议。

关键词： 架空输电线路   覆冰   机械荷载   外绝缘   模糊专家系统   状态评估   在线监测  

摘要： 极端寒冷气候下架空输电线路覆冰对电力系统运行安全构成了极大威胁,为分析覆冰对输电线路和杆塔可能造成的危害,实现覆冰输电线路状态评估,根据其多因素影响和不确定性的特点,提出了以在线监测系统为基础的覆冰输电线路状态评估模糊专家系统方法。在明确了各状态评估特征量,设计了机械荷载状态评估和外绝缘状态评估方案后,根据试验数据和专家经验确定了模糊隶属度函数,建立了各状态评估的模糊规则库。南方电网输电线路覆冰监测预警系统数据验证结果表明,将在线监测量与具体的输电线路机械和电气性能状态联系起来,建立的模糊专家系统结合专家知识和试验结果能较好地评估当前输电线路和杆塔的各个状态和综合状态,评估结果合理对架空输电线路运行维护有指导意义。