关键词： 输电线路   覆冰增长   融冰时间   融冰电流   覆冰防治  

摘要： 在某些特殊的气候条件下,空气中的过冷却水滴碰撞在输电线路的导线表面后,会冻结形成覆冰,这种现象即为输电线路覆冰。严重的覆冰灾害会引起塔杆倒塌和线路断线等事故,威胁输电线路的安全运行。因此,研究输电线路的覆冰形成机理,实现根据环境和线路参数来预测覆冰的增长速度,并结合融冰时间和融冰电流的计算,制定合理的覆冰防治策略,是降低覆冰对线路危害的重要手段。水滴在输电线路周围受外力作用产生运动轨迹变化,进而影响覆冰增长过程。对于输电线路,水滴在受到空气流场作用的同时,由于自身极化荷电,也会受电场力的影响。覆冰气候下的导线极易产生离子流电场,相对于原有电场更加复杂。因此,有必要研究离子流电场影响下的覆冰增长机理,建立更准确的覆冰增长模型。为了揭示离子流电场影响下的覆冰增长机理,基于改进的模拟电荷法和二阶迎风有限体积法,迭代计算离子流电场强度和空间电荷密度,并且在计算中考虑了风速的影响,使该方法更符合输电线路的实际运行情况,提升了离子流电场计算的速度和精度。设计了一个基于电晕笼的实验装置对离子流电场的计算结果进行验证。分析了电压、导线半径和风速对离子流电场的影响。在所建立的离子流电场计算方法的基础上,分析水滴在电场中的荷电过程,进一步计算了存在水滴的离子流电场。为了分析离子流电场作用下的覆冰增长机理,采用欧拉-拉格朗日法数值计算水滴在气体流场和离子流场中的运动轨迹,通过分析得到离子流电场影响覆冰增长的机理是荷电水滴在离子流电场的作用下,会增大水滴与导线之间的碰撞率,从而导致覆冰增长速度加快。在此基础上,提出考虑了离子流场的覆冰增长模型,设计了相应的实验,验证了该覆冰增长模型的准确性和离子流电场对覆冰增长的影响。基于电流焦耳热融冰方法,根据环境和线路参数计算融冰时间和融冰电流。分析了覆冰导线的热传递过程,基于覆冰导线温度分布的数值计算,通过融冰过程中覆冰的形状变化计算融冰时间。并且,根据所建立的考虑了离子流场的覆冰增长模型,将融冰过程中覆冰继续增长这一情况加以考虑,提出相应的融冰时间计算方法,并分别对无覆冰增长和覆冰增长两种情况下的融冰时间进行计算。根据线路的设计和运行要求,计算了最小和最大融冰电流。通过实验验证融冰时间的计算方法。研究了包括并联电容器无功补偿融冰、分裂导线融冰和交流、直流短路融冰的焦耳热融冰方法,作为覆冰防治方法的选择依据。根据本文提出的考虑了离子流场的覆冰增长模型,以及融冰时间和融冰电流的计算方法,提出了一种输电线路的覆冰防治策略,该策略以覆冰增长速度和覆冰防治功耗最小为目标实现覆冰防治策略,对覆冰线路的防冰和融冰进行选择,为输电线路的覆冰治理提供了参考。在66 k V线路上进行了现场融冰试验,对融冰时间计算和覆冰防治策略进行了验证。本文对输电线路覆冰增长机理和防治策略进行了研究,分析了离子流电场影响下的覆冰增长机理,在覆冰增长模型的碰撞率参数的计算中,加入了离子流电场的影响,提升了覆冰增长模型的准确性。给出了融冰过程中覆冰仍然增长情况下的融冰时间计算方法。基于本文研究成果建立的覆冰防治策略,可以通过环境和线路参数以及覆冰厚度,对线路的覆冰防治方式进行决策,减少覆冰防治过程中的功耗,提升覆冰防治的经济性。

关键词： 同塔多回线   相模变换   故障选线   12序分量法   纵差保护  

摘要： 同塔多回输电线路独特的输电方式,能够有效节省用地面积、降低建设成本等优点,很好的缓解了输电容量的不足与国民用电不断增加之间的矛盾,引来了越来越多的学者的关注。然而,同塔多回输电线路系统内部繁杂的线间和相间电磁耦合,给故障诊断和各种整定阈值都带来了新的难题。本文主要围绕同塔多回线路的去耦方法、线路判别、补偿计算以及参数不对称时的纵联保护方案进行分析和研究。在传统的六序分量法的基础上分析推导出新的相模变换矩阵对各回线阻抗进行去耦处理。基于解耦出的独立模量间的关系,定义新的参数K,根据参数K在不同回路故障时,取值不同,进而提出新的故障选线判据。通过进一步的数学分析和实验验证,该去耦流程和故障线路判别对于一般在电气上不对称的同塔双回线仍然适用。同塔双回线路间的去耦流程和故障线路判别可进一步推广至四回线路中。对于一般在电气上不完全对称的四回线,需要在去耦计算中引入相对应的参数,根据综合变换矩阵的逆矩阵,能够推导出不对称参数与故障选线判据无关,即四回线不论在电气上是否对称,该故障线路判别方法都能可靠的选出对应的线路。此外,经过对故障短路电流的计算,检验了该去耦流程的可行性。通过详细的介绍了单区间超高压输电时,对地电容和相间电容对差动继电器动作特性的影响,同时结合同塔双回线在频域和时域下的两种不同的去耦流程,可以画出相对应的序分量和模量的π型电路,并根据等效电路图推导出以相互独立的序分量和模量为基础的补偿计算流程。从传统的继电保护入手,联合扩展的12序分量法,提出了一种适用于更贴合实际工程的同塔四回线路的纵联差动保护方案。从扩展的12序分量法可知,在对线路参数去耦后可以得到相互独立的的同向量和环流量。根据环流分量只存在输电线路系统里面的特性,推导出了以环流量网络为基础的差动保护计算。

关键词： 架空输电线路   电气施工   安全管理  

摘要： 架空输电线路电气作业的主要内容包括构件的地面组装、分段吊装、架线施工以及整体组立等环节.在进行作业时,不仅需要利用机械设备来辅助作业,还需要每个作业人员的高度配合,实现人机统一协作,需要安排登塔人员进行杆塔作业,地面上的工作人员需要密切操作地面机械、高空施工人员还需要与地面的施工人员进行相互协作,另外,在高空施工人员与地面机械设备配合过程中存在一定的问题,由于两者之间在配合时存在一定的难度,同时还可能出现垂直交叉的施工可能,这样会导致较大的施工隐患出现.本文对架空输电线路电气施工的主要操作流程进行整合评估,对于每一个施工环节中存在的安全隐患,都需要制定出完善的安全方案,施工方案做到'三算''四验''五禁止',其'三算'主要内容为:第一,进行拉线的计算;第二,进行地锚的核算;第三,对作业的安全距离进行核算.'四验'的主要内容为:第一,施工前的拉线施工进行验收;第二,在施工前对地锚进行检验;第三,施工前进行索道的验收;第四,对地脚螺栓进行施工前的检验.'五禁止'的主要内容为:第一,禁止不配备有害气体检测装置;第二,禁止不使用攀登自锁器和速差自控器;第三,禁止不配备救生装置;第四,禁止不交替平移子导线;第五,禁止使用正装法.必须要严格遵守以上操作流程,这样不仅可以降低作业的安全隐患,还能进一步提升施工现象的管理水平和控制能力.

关键词： 防覆冰涂料   输电线路   应用  

摘要： 输电线路大多是架设在空旷的野外,暴露在空气中,很容易受到恶劣自然气候的影响,尤其容易发生覆冰问题,破坏整个电力系统的正常运行和安全.防覆冰是全世界各个国家都在致力研究解决的重大问题,对于保证各行各业的生产和人们的工作生活具有不可忽视的重要意义.本文针对输电线路的覆冰问题以及防覆冰涂料须具备的特性进行了一定的分析,并对现阶段使用的防覆冰涂料进行了总结评价.

关键词： 耐张线夹   接续管   压接工艺   深度学习  

摘要： 耐张线夹、接续管是实现特高压输电线路远距离不间断输电的唯一手段,本文主要提出了一种基于无人机巡检图像的压接金具带电检测方法,通过基于无人机影像的耐张线夹、压接管型号深识别检测,在此基础上利用深度学习的图像识别方法进行压接工艺的检测,解决了现有的压接金具检测方式耗时长且巡检人员安全保障低的技术问题。

关键词： 微气象特征   输电线路   覆冰湿增长特性   冰闪电压   覆冰灾害预测  

摘要： 随着电网规模的扩大,通过复杂地理环境及恶劣气候条件的输电线路日益增多,微地形、小气候区域造成的冰、雪等极端气象条件会导致输电线路覆冰过载,进而引发覆冰舞动、断线、倒塔等重大事故。覆冰绝缘子会使得外绝缘电气强度大大降低,极易在正常工作电压下引发闪络事故,造成线路跳闸甚至是电网大面积停电,严重威胁着电网的安全运行。因此,开展微地形环境中输电线路微气象特征研究及覆冰灾害预测,有助于进一步提升灾害性覆冰天气下电网运行可靠性。首先,本文在微地形小气候理论的基础上分析了影响微地形环境下输电线路覆冰的温度、湿度和风速等微气象因子,深入探讨了山区微地形中微气象特征及其形成机理,基于宏观大气参数和地形因子分析预测微地形环境下的温度、湿度和风速,采用多元回归分析法建立了微地形区域微气象预测数学模型并进行了实例验证。其次,通过分析温度、湿度、风速对输电线路覆冰形成的影响规律,并结合能量守恒定律与质量守恒定律以及覆冰过程中过冷却液滴的碰撞、捕获和冻结特性建立起覆冰湿增长预测模型,之后根据灰关联度对覆冰厚度的计算进行校正,同时依据覆冰厚度对输电线路覆冰危害程度进行等级划分。基于覆冰闪络与覆冰厚度、电弧发展路径和冰层剩余电阻之间的关系,提出覆冰闪络电压预测技术,建立起输电线路覆冰绝缘子临界闪络电压预测模型,以此来对覆冰绝缘子闪络电压进行预测。为微地形环境下输电线路覆冰灾害预测系统的建立奠定基础。最后,在基于输电线路覆冰厚度预测模型和绝缘子覆冰闪络预测模型的基础上对输电线路覆冰灾害预测系统进行研发。先对系统的框架与B/S结构的软件架构进行设计,使用Adobe Dreamweaver CC 2019进行可视化编程,基于OA系统框架对覆冰灾害预测系统进行交互界面的设计,使其能够实现并显示出输电线路覆冰厚度和覆冰绝缘子闪络电压的预测结果,据此划分覆冰灾害等级和发出覆冰预警信息。此外,为了在覆冰灾害预测的同时兼顾对覆冰的实时监测,将在线监测系统也并入到覆冰灾害系统当中,对于少数装有在线监控设备的杆塔,利用ZHY810C输电线路在线监测设备中的智能监拍装置并配合Canny算子的边缘检测算法对输电线路的覆冰厚度进行识别。最终完成了微地形区域输电线路覆冰灾害预测系统的研发。此项研究成果可以减少依靠人工检测线路覆冰的巡检工作量,大大节约人力物力,降低输电线路运维人员的工作危险系数。对电网在恶劣极端天气下的覆冰灾害预测具有重要的实际意义。

关键词： 覆冰图像增强   覆冰边缘检测   覆冰识别   支持向量机  

摘要： 架空输电线路的覆冰监测一直是保障电网安全运行的重要课题。2008年和2018年的两次严重冰冻灾害天气给全国的架空输电线路带来了严重的覆冰灾害,主要原因之一是由于架空输电线路缺少有效的监测手段。现有的机器视觉检测方法受到雾霾天气、边缘检测精度和测量精度的影响,检测效果不佳。针对这些问题,本文设计了基于机器视觉架空输电线路的覆冰检测软件。本文主要的研究内容和创新点如下:(1)介绍了一种基于大气光值改进的图像增强算法。该算法结合雾天退化模型以及对于环境光与大气光值的快速估计实现了图像快速去雾。该算法保证了去雾效果,同时提高了算法的实时性。实验结果表明,基于大气光值改进的图像去雾方法相较于全局直方图均衡化的方法恢复的边缘信息更多,时间复杂度更低。(2)提出了一种覆冰导线边缘检测和定位的方法。该方法利用Candy算子和八邻域边缘跟踪算法定位了覆冰导线其中一条边缘,然后采用最小二乘法和垂直相交法拟合出覆冰导线的另外一条边缘,最后利用摄像机的成像原理和覆冰隆突情况的判断计算出覆冰直径。实验表明,Candy算子和八邻域边缘跟踪算法对于覆冰导线边缘的检测和定位的准确率更高,鲁棒性更强,时间复杂度更低。(3)给出了一种融合局部二值模式(LBP)和灰度共生矩阵(GLCM)的方法提取覆冰的纹理特征。该方法首先通过等价模式的LBP算子得到LBP图像和LBP特征谱,然后通过扫描LBP特征谱得到不同方向的灰度共生矩阵,接着计算灰度共生矩阵的特征值得到纹理特征向量,最后将纹理特征向量输入到支持向量机(SVM)模型中得到覆冰类型。实验结果表明,利用该方法提取的特征向量,SVM覆冰识别准确率高达90%以上。本系统软件对雾霾天气覆冰图像的边缘检测与定位的准确率有明显提高,同时具有较高覆冰分类的准确率。本软件系统对于覆冰监测有良好的应用价值。

关键词： 架空线路   危险点   防范措施  

摘要： 介绍了架空输电线路施工危险点辨识和预控的基本原则,针对架空输电线路施工的特点,论述了施工中的危险点辨识及预控措施的具体内容,分析了危险点辨识及预控措施的管理思路,为架空线路施工的危险点防范提供了有效参考.

关键词： 继电保护   双侧电源   PSCAD   功率方向  

摘要： 为实现对双侧电源的输电线路继电保护建模仿真,基于双侧电源输电线路相间电流保护与单侧电源相间电流保护的区别,通过对其短路功率流动方向的研究,得出在双侧电源输电线路的相间电流保护中需要添加功率方向元件。研究分析了功率方向元件的原理及接线方式,选取了实际35kV供电系统,利用计算出的输电线路等值参数对各级线路保护进行相间电流保护整定计算,最后在PSCAD中对功率方向元件进行逻辑建模并搭建系统模型,仿真不同类型的相间短路故障。仿真结果证明了所建模型正确,实现并验证了双侧电源输电线路继电保护的选择性,为继电保护结合教学仿真提供参考。