关键词： 组塔   感知设备   智能预警  

摘要： 为解决输电线路工程中的架线施工存在施工难度较大等问题,同时为了能够及时了解施工情况,需要对特殊情况迅速做出响应,及时消除安全和质量隐患。进一步加强对线路工程施工的安全管理,通过采用视频监控与视频分析结合的方式进行质量管控,同时通过对人员健康状态、施工装备的检测,如牵张机、安全带、周围环境等,最终确保现场施工安全,预防施工事故发生,以期为相关人员(或工程)提供参考。

关键词： 人工智能   计算机技术   信息安全   模式识别  

摘要： 阐述人工智能与计算机技术的特点,存在的问题,人工智能在计算机技术中的应用,包括信息安全管理、模式识别、系统管理,从而有效地提高计算机技术的应用,促进计算机技术的发展。

关键词： 高压   直流输电线路   继电保护  

摘要： 高压直流输电线路在远距离大规模输电中呈现突出价值,在我国电力资源输送体系中发挥了显著作用。继电保护技术是抑制高压直流输电线路故障高频、大面积发生的重要手段。本文从基于解析法的高压直流输电线路故障分析出发,论述了线路的继电保护关键技术,并以辅助决策系统开发的方式,对高压直流输电线路的继电保护精度进行了优化,希望为继电保护技术在高压直流输电线路中的有效应用提供一些参考。

关键词： 准分布式光纤光栅   复合绝缘子   绝缘子覆冰   架空输电线路导线覆冰   覆冰荷载定位检测   覆冰荷载定量检测  

摘要： 冬季持续低温雨雪凝冻会导致架空输电线路表面覆冰,严重威胁电网运行安全。近年我国电网大面积冰灾事故频发,不仅造成了巨大的经济损失和社会影响,还阻碍了超、特高压输电的布局发展。目前检测绝缘子和导线覆冰的手段存在1)在恶劣天气中无法使用,2)监测设备电源长时间供电受到限制,3)载重大难以兼容现场条件等问题,不能满足工业需求。光纤传感是实现定量定位检测绝缘子和导线覆冰的关键技术,本文在110k V复合绝缘子中植入6根各级联13个准分布式布拉格光栅(FBG)的光纤,研制出能检测覆冰的光纤复合绝缘子,在此基础上研究了绝缘子伞裙覆冰的定位、定量检测方法、运行绝缘子和运行导线覆冰区分检测方法、模拟绝缘子和模拟导线覆冰区分检测方法。具体研究内容如下:1.研究了光纤复合绝缘子用于测量架空输电线路覆冰的三种方式,包括区分测量运行绝缘子和导线覆冰、区分测量模拟绝缘子和模拟导线覆冰,以及单独测量模拟绝缘子覆冰。利用界面准分布式布拉格光栅研究定位检测复合绝缘子雨凇覆冰,对伞裙上有雨凇荷载时的情况进行了仿真计算,建立了“单伞单雨凇三FBG”力学杠杆模型,发现了深“M”型周向雨凇的FBG传感规律和“上负下正”轴向雨凇的FBG传感规律。基于该模型和FBG的轴向/周向传感规律,提出了多伞裙多雨凇定位检测方法。2.研究了模拟绝缘子定量检测复合绝缘子覆冰的方法。对光纤复合绝缘子进行了温度标定,进行了实验室覆冰验证,并在中国贵州某观冰站进行现场自然覆冰检测试验,研究了覆冰类型,探讨了覆冰机理。实验室覆冰定量平均绝对误差为12.4 g,平均相对误差为26.08%。贵州观冰站现场自然覆冰定量检测试验,绝缘子每个伞裙平均186.2 g的混合淞检测平均绝对误差为24.6 g,相对误差13.2%。检测每个伞裙42.5 g～60.4 g的雨凇平均绝对误差为9.7 g,平均相对误差20.6%。3.研究了运行绝缘子区分测量伞裙雨凇荷载和导线覆冰荷载的方法。建立了复合绝缘子带运行导线和伞檐单雨凇的有限元仿真模型。研究了模拟导线的最小长度,对绝缘子进行了拉力标定试验,用竖直拉力机模拟导线覆冰,砝码模拟伞裙覆冰。研究了光纤根数对测量准确性的影响。无导线的模拟绝缘子伞裙雨凇覆冰测量相对误差范围为-7.3%～-2.7%。200 m档距导线时伞裙雨凇荷载测量相对误差范围为-11.5%～-3.8%,导线覆冰测量相对误差范围为-16.5%～9.0%,绝对误差范围为-0.83～1.5 mm。4.研究了模拟绝缘子区分测量绝缘子和模拟导线上覆冰的方法。建立了光纤复合绝缘子作为模拟绝缘子带模拟导线和伞檐单雨凇的有限元仿真模型。进行了模拟导线覆冰荷载阈值以及各FBG的下端垂直荷载系数标定试验、实验室模拟覆冰试验和自然覆冰现场试验。现场自然覆冰检测试验中,对于伞裙覆冰重量测量,每个伞裙的测量绝对误差为13.2 g～16.6 g,相对误差为10.86%～13.66%。对于模拟导线覆冰厚度测量,绝对误差为0.1～0.7 mm,相对误差为5.88%～27.27%。

关键词： 覆冰形状   动态风荷载   覆冰计算模型   自然覆冰  

摘要： 输电线路覆冰对于我国电力系统的安全运行影响显著,目前采用的主流监测方法是基于导线力学模型,虽可实现一定程度的线路冰厚测量,然而其准确度却受到覆冰导线动态风荷载的影响而难以提高,因此需要深入研究覆冰对于导线动态风荷载的影响,并建立相应覆冰计算模型。本文通过数值模拟方法研究了四种典型覆冰形状下导线的气动特性,拟合得到各冰形的气动阻力系数函数,通过模拟动态风速研究分析不同覆冰参数对于线路动态风荷载的影响规律,在考虑风荷载作用的基础上建立了输电线路等值冰厚计算模型,并开展线路自然覆冰试验验证仿真结果及计算模型的准确性。论文的主要工作与结论如下:(1)圆形和椭圆形为输电线路表面的典型覆冰形状,其气动阻力系数受到覆冰厚度、风速和迎风攻角的影响。对于圆形覆冰,当风速较小时,其截面气动阻力系数会随覆冰厚度的增加而呈现增大趋势,而当风速较大时,则呈现先增大后减小的趋势。对于三种典型的椭圆形覆冰,其气动阻力系数均随着风速的增大而逐渐减小,在风速一定情况下,当覆冰厚度增加时,覆冰导线气动阻力系数逐渐减小,当迎风攻角增加时,其气动阻力系数则会逐渐增大,并在0°时最小,在90°时取到最大值。根据仿真结果拟合得到各典型冰形下覆冰导线气动阻力系数关于覆冰厚度和风速的函数关系。(2)覆冰导线风荷载随动态风速变化而基本呈现二次方增长趋势,不同覆冰参数对其动态风荷载的影响规律不同。在相同瞬时风速下,椭圆形Ⅰ覆冰导线风荷载随等值冰厚的增大而逐渐减小,圆形、椭圆形Ⅱ和Ⅲ的风荷载则随之而逐渐增大,各典型冰形的覆冰导线风荷载均随截面迎风长度的增加而呈现增大趋势。相同条件下,椭圆形Ⅰ的雨凇覆冰风荷载大于混合淞覆冰,其他冰形则均是混合淞覆冰的风荷载更大。当等值冰厚和覆冰类型相同时,圆形覆冰导线风荷载大于椭圆形覆冰,在三种典型椭圆形覆冰中,椭圆形Ⅱ的风荷载最大,在覆冰较轻的情况下椭圆形Ⅲ的风荷载最小,而在覆冰较重的情况下则是椭圆形Ⅰ的风荷载最小。(3)确定导线端部张力与其所受综合荷载的定量变化关系,在考虑覆冰风荷载作用的基础上,针对规则冰形情况与不规则冰形情况分别建立基于张力监测的输电线路等值冰厚计算模型,通过输入覆冰导线张力、温度及动态风数据,可在模型中对线路等值覆冰厚度进行求解,并且剔除了动态风荷载的影响。(4)自然条件下,在覆冰初期和中期,试验导线的覆冰形状主要为典型椭圆形Ⅰ,在覆冰后期主要为典型椭圆形Ⅱ、Ⅲ和不规则冰形。自然覆冰导线的端部张力和风荷载均随风速变化而呈增大趋势,且覆冰因素对其动态风荷载的影响与仿真规律基本一致,随着等值冰厚增大,自然椭圆形覆冰导线的风荷载呈现先下降后上升的趋势,随着截面迎风长度增加,椭圆形覆冰导线风荷载呈现增长趋势,变化规律与仿真结果基本一致。在相同等值冰厚下,椭圆形Ⅱ的覆冰风荷载大于椭圆形Ⅲ,不规则冰形的风荷载大于椭圆形覆冰。对于自然覆冰条件下的规则冰形和不规则冰形情况,试验导线等值冰厚的模型计算结果与实测结果较为接近,最大相对误差分别为8.65%和11.06%,证明本文模型具有较好的准确性。

关键词： 覆冰预测   气象订正   深度学习   灰色关联分析  

摘要： 近年来,随着社会经济的迅速发展,各企业生产以及居民的日常生活对电能的需求量不断增加。而众多电力企业在运行过程中,都要面临着线路覆冰的问题。尤其是复杂的山地地区,当气温、湿度等气象要素满足一定条件时,凝固的冰晶会附着在电线上,造成电线受力不均,严重时会造成电线断线,造成电塔倒伏。这不仅会影响到电力系统的正常运转,也给周边环境带来安全隐患。本文以提高输电线路覆冰厚度的准确率为目的,通过研究输电线路覆冰厚度的机理,包括覆冰的形成条件及増长过程、影响覆冰的环境参数等方面,深入剖析影响覆冰厚度变化的原因,归纳出当前亟待解决的关键科学问题,最终结合深度学习方法从多要素、多维度、保精度三个方面建立了输电线路覆冰厚度预测模型。本文的主要工作包括以下三个部分:(1)不同地形下气象要素与覆冰厚度关联分析。由于覆冰现象的成因复杂,且对气象要素变化要求严苛,而气象要素又会受到周边地理环境的影响。本文首先阐述了气象要素预报结果的准确度对输电线路覆冰厚度重要性,并根据不同地理环境,使用实际气象数据,通过灰色关联分析方法,得到各个要素同覆冰的灰色关联系数,并根据实际情况选取高相关度的气象要素,尽量避免无关要素干扰。(2)与覆冰的存在生成高度相关性的气象要素数据订正。本文提出了一种基于多特征气象要素预报订正(MCWFC)模型,该模型融合了气象及地理信息,使用改进的UNet算法展开气象预报数据的订正,从覆冰厚度预报的气象数据源方面提升准确度。在模型的试验中,为进一步验证模型的订正效果,本文对比了其他传统气象预报订正模型在相同时间与地点的平均绝对误差,证实其能够有效提高气象要素预报的订正准确率。(3)输电线路覆冰厚度等级预测。本文提出了一种基于多特征要素覆冰预报模型(MCIF)。该方法其将预测点延周边范围扩展成二维平面,充分考虑了输电线路周边范围性的地形地貌特征和气象要素对覆冰的影响,最终以分类的方式进行输电线路的覆冰厚度等级预测。此外,本文将该模型同其它算法进行效果对比试验,验证了模型的有效性,并展开消融分析,验证了引入某些特征或相关网络结构的必要性。

关键词： 高压直流输电   变分模态分解   麻雀搜索算法   希尔伯特变换   单端量保护   故障测距  

摘要： 高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)技术具有输送容量大、输送距离远、线损低等诸多优势,该技术已成为解决大容量、远距离送电和电网互联的重要手段。直流线路作为电网互联的联络线,其运行的稳定性对整个电力系统的安全运行影响很大,由于直流输电线路较长,穿越的地理环境较为复杂,导致其故障率高。相关资料显示,直流系统中的故障有将近一半为直流线路故障,因此深入研究如何提高HVDC输电线路继电保护性能尤为重要。目前已投入运行的直流输电线路主保护方案普遍存在耐过渡电阻能力有限、线路末端有保护死区以及抗干扰能力弱等问题,当线路末端出现高阻接地时,保护易出现拒动,其可靠性有待提高。此外,传统直流输电线路测距方案存在故障行波初始波头到达时间难以精确标定、测距精度不高等问题。针对上述问题,本文围绕直流输电线路保护和故障测距新方法展开研究,主要研究内容如下:(1)讨论了高压直流输电系统的基本原理和运行方式,概述了行波理论、变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)、麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)以及希尔伯特变换(Hilbert)的相关理论,研究了HVDC系统输电线路的物理边界及线路的频率特性,进一步分析了区内外故障时的故障暂态特征,为后续基于VMD-SSAHilbert的高压直流输电线路保护方案的研究提供了理论支撑。(2)针对直流线路主保护耐过渡电阻能力有限、线路末端存在保护死区的问题,提出了一种基于VMD-SSA和多频段Hilbert能量的HVDC线路单端量保护方法。直流线路发生区内、外故障时,暂态电压信号中含有的高频分量和低频分量有着明显的差异。基于这一特征,利用不同故障区间暂态电压信号中200～1200Hz低频段和8～12k Hz高频段的Hilbert能量值差异来构造保护判据。仿真结果验证了所提保护方案的有效性。(3)针对现有的故障测距方案中行波初始波头难以识别的问题,提出了一种基于VMD-SSA-Hilbert的故障测距方法。利用VMD-SSA对故障暂态电压信号进行分解,选取中心频率为4～6k Hz的固有模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF),以提取暂态电压的突变信息,对选取到的IMF分量进行Hilbert变换来进一步识别故障行波初始波头到达监测点的时刻,最后结合行波双端测距原理实现直流线路的故障测距。仿真结果验证了所提测距方案的有效性,测距误差均在允许范围内,受过渡电阻影响小。

关键词： 输电线路   覆冰微地形   分布特征   地理信息技术   信息熵  

摘要： 覆冰微地形是指那些有利于输电线路覆冰生成、发展和加重的局部地形，在该局部范围内极易发生由输电线路覆冰引起的倒杆、断线和绝缘子闪络等事故。由于覆冰微地形通常范围不大，为几平方公里或十几平方公里，在冰区分布图上难以识别。而目前针对输电线路覆冰微地形的识别和划分方法主要是人工判别和实地考察等方法，人工成本高，并不适用于大范围覆冰微地形的划分。因此，以实现大范围输电线路覆冰微地形的提取为主线，开展输电线路覆冰微地形分布特征的研究，对于丰富我国输电线路覆冰微地形的研究内容，提高冰区分布图的可靠性等具有较大的理论意义和实践工程意义。　　基于上述研究背景，本文以地形气候学、数字地形分析为理论基础，利用输电线路覆冰案例，开展了输电线路覆冰与地形因子的相关性研究，提出了输电线路中覆冰微地形的地形因子约束条件，从而对覆冰微地形进行了分类和提取，并利用统计分析方法阐述了输电线路中覆冰微地形的空间分布特征。本文的主要研究内容和结论如下:　　(1)输电线路覆冰与地形因子的相关性研究。本文利用收集到的输电线路覆冰案例，基于地理信息技术和信息熵算法，计算了在覆冰微地形区域内，输电线路覆冰与7种地形因子的空间相关性。结果表明:输电线路覆冰与高程显著相关，与地形起伏度和高程变异系数相关性较为显著，与坡度、坡向、坡度变率和坡向变率的相关性很低。并对相关性较大的地形因子进行统计分析，得到了输电线路中覆冰微地形的地形因子约束条件为:在高程上≥600m,在地形起伏度上≥75m,在高程变异系数上≥0.009。　　(2)覆冰微地形的分类研究。本文在相关性分析的基础上，通过对收集到输电线路覆冰案例进行整合，依据覆冰微地形的形状特征，将输电线路中覆冰微地形分为了三类:点状覆冰微地形、面状覆冰微地形和线状覆冰微地形，并进一步细化为山顶、垭口、山脊、峡谷、迎风坡上坡、迎风坡中坡、背风坡上坡以及水汽增大覆冰微地形。　　(3)覆冰微地形的提取及其分布特征研究。本文利用地形位置指数和坡度因子，针对不同种类的输电线路覆冰微地形提出了对应的提取流程方法，实现了覆冰微地形的划分提取。并采用变异系数、分布指数对研究区域内的覆冰微地形分布特征进行了探究。结果表明:覆冰微地形各类地形因子的变异系数较大，离散趋势较大，说明云贵高原地区的输电线路覆冰微地形具有分布复杂，波动程度大的特点。在分布指数上，研究区域内输电线路覆冰微地形分布最广泛的分级梯度依次为高程[600m,1000m）,坡度[15°，25°）,坡向为东南方向，坡度变率为[20°，25°），坡向变率为[45°，60°），地形起伏度[225m,300m）,高程变异系数为[0.009,0.109）。