关键词： 输电线路   覆冰厚度检测   图像处理   双目视觉  

摘要： 随着电力行业的迅猛发展，输电电压越来越高，输电线路的分布范围越来越广，势必面临各种气候条件及地理条件的挑战，导线覆冰引起的电力事故在近年来频繁发生，如何准确掌握输电线路的覆冰情况引发了人们的广泛研究，针对现有检测方法的不足，本文对基于双目图像的输电线路覆冰厚度检测方法进行了研究。 基于图像法的输电线路覆冰厚度检测的核心思想是线缆覆冰后，它的径向宽度较未覆冰时增加，增加的程度反映了覆冰的厚度，首先介绍了现有的基于单目图像法的覆冰厚度检测方法，分析了它们的优点及缺点，提出了采用基于双目图像的输电线路覆冰厚度检测方法。 制定了基于DSP的双目视觉图像处理系统，选用高性能图像传感器实现对线缆图像的采集和处理,并介绍了系统的主要组成模块。 采用一种适用于DSP嵌入式的线缆覆冰图像处理的算法，在图像采集前，通过曝光控制算法实现图像的合理曝光，通过分析相机标定的原理对双目相机进行标定；针对本系统的具体应用环境与目标以及现有算法的优缺点，采用了一种基于边缘特征引导匹配开销累加的方法，在进行匹配开销累加之前，先使用Sobel算子对图像进行增强，采用LoG边缘检测算子求出图像的边缘，再利用边缘图像引导匹配开销计算，使用WTA算法进行视差判决得到视差图，再根据场景的远近，剔除线缆之外的背景图像进行线缆的边缘提取，通过对比线缆覆冰前后的厚度差得到线缆的覆冰的厚度。 本文对模拟覆冰进行了拍摄，并使用覆冰检测算法对图像进行了实验，在Visual DSP++平台下完成了算法的DSP实现，并对线缆的不规则覆冰进行了相应的处理，该方法对输电线路的覆冰厚度检测的研究具有重要意义。

关键词： 可控串补   继电保护   距离保护   低频电流分量  

摘要： 为了解决电力系统中存在的稳定问题,提出可控串联补偿电容器。可控串联补偿电容器是灵活交流输电系统的重要组成部分,是在一个交流输电系统中应用阻抗补偿,并能实现对该阻抗的平滑控制。TCSC装置利用可控硅控制触发角口的不同对电容器进行旁路、投入或部分调制,可使TCSC装置快速而平滑地调节串接在输电线路中的有效容抗值,从而达到提高系统传输能力,灵活控制系统潮流,改善系统暂态稳定性等目的。 可控串补(TCSC)在系统稳定方面具有不可替代的作用,但是它的引入,不但改变了线路参数,而且其本体保护系统的动作,又在故障期间改变了线路的结构,进一步增加了继电保护系统判断故障的难度与复杂性。因此,如何解决串补电容对输电线路继电保护带来的影响,具有很重要的理论价值和现实意义。 本文通过分析、研究大电网系统中存在的一系列问题,提出了在电网中采用TCSC的必要性,同时在综合考虑TCSC的结构特点、谐波特性及动态基频阻抗特性的基础上,研究了含串补电容补偿线路的工作特点,同时详细分析了TCSC对输电线路继电保护的影响,其中主要包括TCSC对距离保护的影响,TCSC对电流差动保护的影响,TCSC对负序、零序功率方向元件的影响和TCSC对纵联保护的影响等；最后简单介绍了TCSC的控制。

关键词： 覆冰在线监测   光纤布拉格光栅复合绝缘子   悬链线覆冰模型   覆冰厚度   故障预警与辅助决策  

摘要： 输电线路覆冰将严重影响电力系统安全可靠运行,造成巨大的经济损失。传统的输电线路覆冰监测主要依靠巡视人员定期巡检实现,这种监测方法不仅效率低下,而且精确度低﹑成本高昂。现代通信技术的发展使线路覆冰实时监测成为可能。因此,为了确保电力系统安全可靠运行,必须加强输电线路覆冰监测,为实时调度和防冰除冰提供决策支持。 现代控制理论﹑计算机技术及光纤通信技术的发展为电力系统设备在线监测提供了强大的理论和技术支持,促进了监测设备的发展与更新。目前,国内许多企业和科研单位正加强对覆冰状态监测的研究,使覆冰监测理论取得了巨大发展,在短暂的时间内开发出了一些实用化的在线监测系统,并在许多监测示范线路上取得了良好的运行效果,产生了可观的经济效益。 输电线路覆冰在线监测系统通过对线路覆冰后气象环境数据、绝缘子串倾角、导线张力变化、导线振动等信息进行远程、实时采集和分析处理,帮助管理员及时了解现场情况,对线路覆冰状况进行评估和预警,以便针对相关线路采取及时的除冰措施,有效地防止输电线路因覆冰引起导线、金具、绝缘子损坏和倒塔事故的发生,提高线路运行的可靠性。 本文模拟了光纤布拉格光栅复合绝缘子应力测试实验,并在实验室验证了光纤布拉格光栅传感器测量拉力的原理,分析了光纤拉力传感器中心波长变化与应力之间的线性关系。并用光纤布拉格光栅传感器模拟测量了在有覆冰有风偏和无覆冰无风偏两种情况下拉力差,根据悬链线覆冰模型推导出覆冰厚度的计算方法。文章最后比较了覆冰厚度的计算方法与以往文献介绍的方法的差别,分析了本方法的优势和特点,为故障预警与辅助决策提供了重要的技术支撑。

关键词： 序参数   零序互感   不对称  

摘要： 输电线路的工频参数包括正序阻抗、正序导纳、零序阻抗、零序导纳以及多回线路间的耦合电容等。在线路建成初期,必须实测这些参数,但在生产实际中,线路参数受多种因素的影响,加上复杂的电磁与静电耦合干扰,给最后实测数据准确性判断带来较大难度,严重情况下可能会影响到保护整定的准确性。本课题系统地分析了500kV均匀换位输电线路序参数误差对保护的影响,充分考虑了不同线路长度的系统模型,以及正序电阻、正序电抗、零序电阻、零序电抗参数存在随机误差情况下,对继电保护整定的影响,提出:线路距离保护故障后的稳态动作模糊区最大宽度与输电线路序参数误差范围大致相当,在保护的整定中需要考虑相应的裕度,防止可能出现的误动;短线路的故障暂态模糊区宽度明显大于故障后稳态模糊区宽度,要从保护原理和整定计算采取措施防止可能出现的误动。 同时,本课题研究了平行双回线和不同电压等级的耦合线路,在不同强度的零序互感情况下对继电保护的影响。建议平行双回线可考虑根据两回线路之间零序互感的影响程度,在双回线运行方式下适当增大保护的整定值,以保证线路保护范围的稳定;不同电压等级的耦合线路零序互感会造成线路保护范围大于线路的整定范围,需要根据零序互感的影响程度适当减少保护的整定值,以保证保护的选择性。 随着电网发展,负荷需要,高压短线路不断出现,这些短线路大多是不换位的。本课题系统地研究了短线路不换位对继电保护整定的影响,考虑了不同线路长度的不换位线路模型,以及不同负载、不同相别的单相接地故障和相间故障等多种情况。短线路不换位对距离保护的测量阻抗产生了较大的影响,使得距离保护的动作模糊区宽度最大可接近线路全长的16%,整定点短路时测量阻抗偏离整定阻抗最大可达到整定阻抗的10%以上,在线路保护整定时要充分考虑线路不换位对距离保护的影响,适当收缩保护范围,防止区外故障保护误动。

关键词： 高压   输电线路   覆冰   技术  

摘要： 文章介绍了输电线路覆冰的机理及其对高压输电线路的影响,并结合笔者实际工程经验,介绍了福建等省市正在实施的输电线路防冰技术,为广大电力从业者提供了有益的参考。

关键词： 输电线路   覆冰监测   光纤布喇格光栅   称重传感器   倾角传感器   风速传感器  

摘要： 架空输电线路覆冰会造成导线断线、杆塔倒塌、绝缘子闪络等事故,给社会造成了巨大的经济损失。因此,对架空输电线路进行覆冰在线监测可及早发现线路隐患,减少因覆冰引起的线路故障。现有输电线路覆冰在线监测系统多由电子式装置组成,存在易受电磁干扰、使用寿命短、需要现场电源等问题。为了解决这些问题,本文提出使用光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)进行输电线路覆冰在线监测。 试验中发现粘结剂对FBG的应变测量的灵敏度和可靠性有很大影响,因此本文首先开展了粘结剂对FBG应变测量影响机理的研究,首次提出使用弹性体Maxwell模型分析粘结剂对FBG的影响,发现粘结剂粘度是影响应变测量的关键,通过理论分析与实验验证确定了粘结剂的选用原则：要求粘结剂的固化前粘度低,以获得一个较薄的粘胶层；要求粘结剂固化后粘度高,以增大应力松弛常数。使用本文提出的粘结剂选用原则可以在提高应变测量灵敏度的同时保证应变测量的长期稳定性。 针对现有电子式称重传感器抗电磁干扰能力差、长期稳定性低等缺点,本文首次提出了柱式结构输电线路光纤布喇格光栅称重传感器。在传感器中使用两支FBG进行拉力测量,一支FBG进行温度补偿。由于传感器在覆冰测量中存在长期偏载受力的特殊性,使用有限元的方法对柱式结构偏载受力进行了深入的力学分析,发现柱式结构偏载受力时FBG传感区域应变分布极不均匀,抗偏载能力很差。为解决这一问题,设计了柱式与闭合U型槽相结合的传感器结构,将应变分布不均匀度从13.4%降低到2.01%,实现了在保持拉力测量灵敏度不变的情况下,提高传感器的抗偏载能力。对传感器分别进行了拉力特性试验,温度影响试验以及气候室模拟覆冰试验,获得了传感器的性能指标,验证了传感器在覆冰情况下的可靠性。 为了进一步提高拉力测量的精确度同时减少FBG使用数量、提高一根光纤的监测范围,本文提出了S型结构光纤布喇格光栅称重传感器。对S型结构的弹性体进行了深入分析,发现可以通过减少S型结构腹板处正应变的方法,削弱其对主应变的影响,通过使用这种设计原则,使腹板中心轴两侧±45°方向主应变具有大小相同、方向相反的特性。利用这一特性仅使用两支FBG就在实现拉力准确测量的同时消除了温度对拉力测量的影响。对传感器进行了拉力特性测试,结果显示,相比柱式结构FBG称重传感器,S型结构FBG称重传感器的测量误差从2.37%降低到0.863%。采用温度影响试验以及气候室模拟覆冰试验验证了传感器在覆冰情况下的可靠性。 现有FBG倾角传感器通常使用裸光纤光栅直接连接重物,在覆冰的恶劣环境下可靠性差。为了在保证倾角测量灵敏度的同时提高倾角测量的可靠性,本文提出了基于等强度梁原理的小型化FBG倾角传感器。试验中发现,等强度梁上FBG传感位置对倾角测量灵敏度有很大影响,通过理论分析和有限元仿真的方法,获得了FBG传感位置与倾角测量灵敏度的关系。倾角试验结果表明,FBG倾角测量传感器在所需测量范围内拥有较高的灵敏度。气候室模拟覆冰试验表明,倾角传感器在覆冰情况下具有可靠性。 风速对输电线路覆冰有很大影响,本文首次提出了基于光纤布喇格光栅的风速传感器,它具有无源、实时采集等优点。在传感器设计中,通过采用圆板和直线轴承联动的结构设计提高了传感器对风速的阻尼力,进而增大了测量灵敏度。提出使用等强度梁对阻尼力进行测量,在解决温度-应变交叉敏感的同时减少了FBG使用数量。现有公式不能确定阻尼力与风速传感形状之间的关系,本文提出采用有限体积(Finite Volume Method)的方法解决了这一问题,成功获得了风速传感器的阻尼系数。风洞试验表明,所研制的FBG风速传感器启动风速为3m/s,测量误差小于±0.5m/s。 在所研发传感器的基础上,提出了基于光纤布喇格光栅的输电线路覆冰在线监测原理。该系统由光纤布喇格光栅传感器、OPGW、光纤波长解调仪,覆冰监测软件组成,通过使用波分复用(Wavelength Division Multiplexing)的方式,可实现利用一根通信光纤对上百公里范围内线路的分布式监测和预警。由于使用OPGW进行光信号传输,在输电线路杆塔处可以实现无源测量；采用光波长作为传感器监测量,系统不受导线舞动造成的光强度变化的影响；由于光纤布喇格光栅本身的特性,该系统还具有抗电磁干扰、使用寿命长、适合在恶劣温湿度环境下工作等优点。

关键词： 1000KV   架空输电线路   紧线附件   工艺研究  

摘要： 依据《1000?kV架空送电线路施工及验收规范》Q/GDW153-?2006?和《1000?kV架空输电线路张力架线施工工艺导则》Q/GDW154-?2006的有关规定,?在全面分析总结?500?kV超高压输电线路紧线、附件施工工艺的基础上,?针对1000?kV架空输电线路设计结构的特点,?对紧线、附件施工工艺进行了深入研究,?提出了特高压紧线、附件施工工艺。对规范特高压线路紧线、附件施工工艺,?保证工程质量将起到一定的积极作用。

关键词： 暂态保护   离散小波变换(DWT)   能量谱   差动保护   快速傅里叶变换(FFT)   数据压缩  

摘要： 超/特高压输电线路是我国坚强智能电网的重要组成部分。输电线路暂态保护不受过渡电阻、电流互感器饱和、系统振荡和长输电线分布电容等影响,动作速度快,在高压输电线路继电保护中有着广阔的应用前景。 本文研究基于故障暂态分量的高压输电线路继电保护方法和适合输电线路故障信号频谱特点的录波数据实用压缩方法。 首先,对超/特高压输电线路故障过程中暂态分量的产生原因、传播时延和故障电流的大小进行了分析,阐述了检测提取暂态信号的常用算法的基本原理,重点介绍了小波多分辨率分析理论及db系列小波。 其次,讨论了电流差动保护的几种判据,分析了故障暂态信号的小波分解系数在暂态保护中的应用,研究了故障暂态信号小波分解的细节系数作为保护判据初始量的优势,结合差动原理及能量谱,构造了基于两侧故障电流暂态信号的窗口能量谱的新判据,以达到高压输电线路保护速动性和可靠性的要求。 运用Matlab软件对500kV高压输电线路短路故障进行建模和仿真,得到各种故障情形下故障暂态电流信号；用db6小波对故障信号进行离散小波变换(Discrete Wavelet Transform, DWT)多尺度分解,获得d4细节系数,计算判据的动作量和制动量,分析其在各种故障情形不同故障参数时的动作情况。仿真结果表明,本文所提出的判据能够更快速动作,更好地适应系统故障状态的变化。 故障分析是提高输电线路继电保护运行和管理水平的另一重要手段。为改善输电线路故障录波数据的存储和传输效率,提出了一种新的输电线路故障录波数据压缩实用方法。该方法针对录波数据中故障通道与非故障通道中信号频谱特征的不同,分别采用快速傅里叶变换和小波变换压缩非故障通道和故障通道故障录波数据,并采用加窗的离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)频谱校正方法提高电网频率偏移时非故障通道的数据压缩率。Matlab仿真结果表明,这种分通道分时段压缩算法的压缩性能优良,可显著减小录波数据存储空间和通信传输时间。

关键词： 覆冰   计算模型   通信方式   监测  

摘要： 对于输电线路覆冰情况进行在线监测,在冰灾期间,能够用于监测导线覆冰情况并进行实时预警,以指导直流融冰装置有选择性的融冰；同时在正常运行情况下,能够充分发挥本系统的在线监测设备作用,在负荷高峰季节,可作为动态增容应用监测。本课题主要对覆冰计算模型、通信传输方式、前端装置电源选用、系统软件功能需求进行研究和分析,建设一套与直流融冰装置配合的输电线路覆冰在线监测系统。 本课题研究内容主要有三个创新点：无线网络+OPGW光缆宽带通信方式最高实现高达100M/S通道速率；电能供应系统采用具有比能量高、耐低温、超高温不爆炸、自放电率低等特点的磷酸铁锂电池作为储能和供能电源/太阳能(风光互补)作为充电能源；两档三塔覆冰计算模型、多模式覆冰测量融合及互补策略,克服了单塔模型以及单塔两档模型的缺点,能计算不平衡张力和杆塔荷载变化,也考虑了档内不均匀覆冰的集中荷载情况,提高垂直档距和覆冰厚度计算的准确性。

关键词： 覆冰厚度预测   GRNN神经网络   ELMAN神经网络   支持向量机   小波神经网络   智能辨识  

摘要： 2008年年初南方特大冰冻灾害给电网造成了很大的危害,给人民群众的生命财产造成了巨大的损失,其主要原因是输电线路覆冰厚度过大,而覆冰厚度又未能得到预知。为此,论文以山西省电力公司科技项目“减少输电线路覆冰量措施分析与应用其为依托,选定输电线路覆冰厚度智能辨识模型为研究课题。通过对该模型的研究,为覆冰厚度的预测提供必要的理论依据,提高输电线路覆冰厚度预测的精度,减少覆冰对电网的直接和潜在危害,具有较好的理论价值和现实意义。 首先,论文研究了影响输电线路覆冰厚度的主要因素。影响覆冰厚度的主要因素有温度、湿度、雨量、风力、风向、导线悬挂高度、海拔、地理环境等等。研究结果表明,温度、湿度、雨量、风力、风向为输电线路覆冰厚度主要影响因素。 第二,论文利用神经网络理论在MATLAB软件平台上分别建立了两种预测模型,其分别为基于广义回归神经网络(GRNN)的预测模型、基于ELMAN神经网络的预测模型,同时上述两种模型进行了仿真验证。仿真结果显示,GRNN神经网络模型的预测误差为0.0018,ELMAN神经网络的预测误差为0.0631,仿真结果表明,GRNN神经网络模型比ELMAN神经网络模型预测精度高,更适合预测输电线路覆冰厚度。 第三,论文针对神经网络过于依赖初值、存在过学习现象、训练过程容易陷入局部最小值等问题,将支持向量机(SVM)理论引入到覆冰厚度预测模型中,在MATLAB软件平台上建立了基于SVM的覆冰厚度预测模型。针对SVM参数难于选取的问题,将遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)引入到SVM模型中,建立了PSO-SVM输电线路覆冰厚度预测模型以及GA-SVM输电线路覆冰厚度预测模型。参数寻优结果表明,最优参数组合(c,g)分别为(6.2389,1.6113)和(9.3845,0.01),同时利用上述参数对SVM预测模型进行了仿真。仿真结果显示,GA-SVM模型的预测误差达到0.00109729,PSO-SVM模型的预测误差为0.00147842,仿真结果表明,GA-SVM模型比PSO-SVM模型预测精度高,更适合预测输电线路覆冰厚度。 第四,论文利用小波理论和神经网络算法在MATLAB平台上建立了小波神经网络(WNN)模型,将小波算法引用到神经网络的训练过程之中,并对该模型进行了仿真验证,仿真结果显示,WNN模型的预测误差为0.2618。 最后对本文的五个模型的仿真效果进行了分析比较,结果表明,GA-SVM模型的预测误差最小,预测精度最高,因此最适合预测输电线路覆冰的厚度。