关键词： 柔性交流输电系统   可控串补   继电保护   动态基频阻抗  

摘要： 可控串联电容补偿(TCSC)是灵活交流输电系统(FACTS)的重要组成部分,由于它具有潮流控制、阻尼线路功率振荡、提高电力系统暂态稳定和抑制次同步振荡(SSR)等多种功能,因此在电力系统中的应用潜力很大,在各国FACTS实践中均为首选的实用化装置。TCSC运行于电力系统中时,会产生谐波、序分量等问题,这些使传统的输电线路继电保护理论和技术面临挑战。因此,有必要深入研究TCSC对现有继电保护的影响,考察现有继电保护系统在TCSC线路上的适应性。 本文在分析固定串补对输电线路影响的基础上,研究了输电线路短路故障时TCSC的谐波特性及动态基频阻抗特性,并通过MATLAB进行仿真,分析TCSC的加入对系统稳态和暂态的影响,最终重点研究了TCSC对输电线路继电保护的影响。

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-0.21～0.11mm,误差的百分值为-4.20%1.10%,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： 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： 监测   覆冰   光纤光栅传感器   悬链线   分布式   ANSYS  

摘要： 近年来,随着国民经济的快速增长,我国对电力的需求量也急剧增加。由于我资源分布极其不均衡,从技术、经济和环境污染等方面看,我国能源传输主要靠电网传输。作为电网中极其重要的组成部分,输电线路运行的安全性越来越受到电力系统运行、管理和科研人员的关注,也使得架空输电线路的监测技术取得了长足的发展。 本文首先从阐述架空输电导线覆冰造成的危害和现有的在假设输电导线覆冰均匀分布前提下,只能粗略估算导线冰重的架空导线覆冰监测方法入手,对比说明光纤光栅应变、温度传感器较传统传感器所具有抗电磁干扰、传输精度高、传输距离远、适应恶劣环境、安装便捷等的优点,引出光纤光栅传感器的优点及其在电网运行状态监测中的应用。 第二,本文应用“悬链线”理论推导悬点等高和不等高架空输电导线均匀荷载后的相关计算公式;本文首次将准分布式测量思想和有限元理论相结合应用与架空输电导线的运行状态监测中。在两种思想结合的基础上,创新提出了两个监测点之间导线荷载均匀分布的假设,并在此假设理论上研究求解架空输电导线不均匀覆冰荷载后新弧垂算法,即已知多点应力求解荷载后导线弧垂坐标,并用MATLAB中的GUI设计开发了相关计算软件。 第三,在ANSYS软件中建立架空输电导线模型,并以900米悬点不等高和1000米悬点等高输电导线模型为例,加载均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载,对准分布式测量仿真模型算法进行验证,经过几组任意荷载情况的验算,得到该算法的误差在6%以内,经过修正后的算法,误差有所降低可以控制在3%以内。 最后,提出了计算舞动导线的思路,为下一步工作的进行奠定了理论基础。

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： 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： 覆冰模型   截面积   倾角   张力   架空线路  

摘要： 电力工业是保障国民经济快速、健康发展的基础,随着国民经济的发展,生产生活的各个环节对电网的依赖性越来越强,于是近年来,国家电网规划建设交流1000千伏和直流±800千伏特高压电网,以加快我国电力事业的发展,保证经济稳定持续的发展有夯实的基础。然而,输电线路的覆冰灾害一直都是困扰输电线路的重要问题。我国地域广阔,地形复杂,气候多变,面临的覆冰危害相当严重。导线覆冰导致的电力系统事故,严重威胁电力事业的发展,影响正常的国民经济生活。 为了保证电网系统安全可靠地运行,国家电网对输电线的防雪灾、冰灾提出了更高的要求,因此有必要对输电线路导线覆冰进行深入的研究。 本文针对导线覆冰量进行建模研究,对悬点处导线在有风和无风情况下分别进行受力分析,同时结合导线最大弧垂、悬点倾角等的相关计算,建立导线覆冰后总截面积的模型。主要工作如下: (1)分析了导线覆冰的机理、成因及覆冰条件,总结了导线覆冰的影响因素、覆冰种类、时空分布特点以及线路覆冰引起的灾害。 (2)研究了国内外的一些导线覆冰模型,对比分析了各个模型的优缺点。 (3)建立覆冰后截面积模型。根据悬点处导线的受力情况(分为有风和无风的情况下),结合导线最大弧垂、悬点倾角等的相关计算,得出导线覆冰后的总截面积,进而得到导线覆冰冰厚,并进行了理论验证。 (4)介绍了近些年来国内外输电线路除冰防冰研究方面的进展,包括规划设计阶段的应对措施以及运行阶段的应对措施。 (5)总结与展望

关键词： 覆冰监测   光纤光栅   输电线路   弹性元件   称重传感器  

摘要： 输电线路覆冰监测系统对提高线路的运行可靠性和预防因覆冰引起的线路故障具有十分重要的意义。针对输电线路覆冰状态监测中传统电阻应变式传感器存在的安装复杂、使用寿命低、需要非线性补偿和极易受电磁干扰等问题,本文研究光纤光栅传感器。 首次研究了用于输电线路覆冰测量的光纤光栅应变传感器,设计出一种光纤光栅应变传感器固定在导线上的封装形式,该封装形式具有线性度高、耦合传递系数大以及稳定可靠的特点。试验结果表明,该封装形式的应变传感器的线性度为0.9997,耦合传递系数为0.42。 研究了用于输电线路覆冰测量的光纤光栅称重传感器,具有很强的抗偏载能力、线性度高、温度补偿以及精度高的特点。试验结果表明,传感器在0-40kN的载荷范围内线性度为0.9998,测量精度为5.2‰,测量结果不受温度变化的影响,可以满足输电线路覆冰状态在线监测的要求。