关键词： 半波长输电线路   运行特性   过电压   电流差动保护   贝瑞隆模型   方向元件  

摘要： 半波长交流输电技术(half-wavelength alternating current transmission,HWACT)是指输电距离接近一个工频半波,即3000km(50Hz)或2500km(60Hz)的超远距离三相交流输电技术。由于具有无需无功补偿、无需中间开关站、经济性和可靠性好等优点,半波长输电技术受到了国内外的广泛重视。作为一种高效的远距离洲际输电方式,半波长输电技术在倡导国际互联、洲际互联的全球能源互联网中必将起到重要作用。作为一种新型的超远距离输电方式,半波长输电线路仍有若干技术问题亟待解决。半波长线路保护是实现半波长线路安全稳定运行的重要条件,也是建设半波长线路过程中所必须考虑的问题。本文主要针对半波长输电线路继电保护方面的关键问题进行了深入的研究。首先,研究了半波长输电线路的功率极限和沿线电气量特征,阐明了半波长线路保护需要解决的关键问题,对贝瑞隆方程在半波长线路暂态过程中的计算效果进行了验证,还介绍了半波长线路的物理模拟方法。半波长线路的输电距离远,电气特征与现有特高压线路存在较大差异,常规过电压保护无法满足半波长线路的要求。针对这一问题,本文深入分析了半波长线路稳态运行过电压的影响因素,并提出了一种适用于半波长线路的过电压保护方法。该方法可准确计算出半波长线路的沿线电压最大值,具有良好的动作性能。由于半波长线路缺乏可靠的主保护方法,本文分析了基于贝瑞隆模型的分相电流差动保护应用在半波长线路中存在的问题,并提出了基于多参考点的分相电流差动保护改进算法。另外,在充分利用半波长线路反向故障特征的基础上,本文提出了一种适用于半波长线路的新型故障分量方向保护方法。理论分析与仿真证明,所提出的保护原理均能满足半波长线路在速动性、选择性等方面的要求,可作为半波长线路的保护方法。

关键词： 架空输电线路   张力放线   线路紧线   施工技术  

摘要： 为了充分发挥架空输电线路在电力资源调配以及区域传输方面的积极作用,充分满足经济发展、社会生活各个环节对于电力资源的使用需求,现阶段我国电力企业投入大量资源用于支持架空输电线路建设活动.基于这种实际,文章以架空输电线路作为研究对象,从张力放线以及线路紧线两个层面入手,结合实践有益经验,对两种放线技术方案进行全面探讨,以期为后续架空输电线路施工活动的有序开展提供必要的理论参考.

关键词： 输电线路导线   动态覆冰过程   仿真方法   可视化软件平台  

摘要： 导线覆冰严重影响输电线路的安全性和可靠性。由于输电线路导线覆冰是一个涉及多学科多门类的科学问题,导线覆冰机理十分复杂。到目前为止,相关的基础性研究工作仍然较为缺乏。随着覆冰参数的变化,相同时间内导线覆冰形态也千差万别。基于导线覆冰的物理过程,研究导线覆冰的数值计算方法,建立可视化仿真平台,可以大量减少自然覆冰观测的人力、财力和物力。因此,本文研究对于输电线路导线覆冰及其灾害防治具有重要的学术意义和工程应用价值。本文的主要工作:(1)基于自然环境导线覆冰的形成条件,分析了自然覆冰过程中导线覆冰厚度和冰形变化结果及其原因。基于导线覆冰的物理过程,采用边界元法和边界层理论,提出了覆冰导线流场的计算方法。讨论并对比分析了三种典型边界离散方法对流场速度分布计算结果和计算时间的影响。结果表明,就导线绕流问题而言,常量单元是作为边界离散方式的最优选择。(2)采用拉格朗日法数值计算水滴撞击导线的过程。在保证精度的情况下,优化轨迹计算过程中的时间步长。采用叉积定理,提出了快速判断水滴与不规则覆冰导线表面边界是否发生碰撞的数学表达式。为了与实际情况更为相符,根据Langmiur D分布特性,本文将单尺寸水滴变换得到多种不同尺寸水滴并用于水滴轨迹计算。结果表明,多尺寸水滴的局部碰撞系数与试验值吻合度更好。(3)考虑到冰形粗糙度对换热系数的影响,对原有导线表面液态水冻结过程中的热力学模型进行改进。导线表面对流换热系数分布结果表明,局部对流换热系数的最大值出现在驻点两侧,而驻点对应的是局部对流换热系数的极小值。除此之外,还研究了导线表面局部碰撞系数和局部冻结系数的分布规律。(4)提出了导线无扭转覆冰过程中边界动态变化数学模型。通过二分法迭代逼近的方式寻找水滴零碰撞导线极限点,即可快速确定水滴碰撞区域。通过第N个时间段下边界函数,计算得到了第N+1个时间段的边界函数表达式。以此函数为基础,更新边界条件并用于后续流场迭代计算。(5)综合考虑数值计算的精度与计算效率,时间步长的取值应根据实际覆冰程度和覆冰增长速率来进行调整,提出了导线覆冰计算过程中自适应时间步长的确定方法。具体方法:当覆冰程度约3.4%时即可视作一次迭代计算完成,并结合该条件下的覆冰增长速率确定时间步长。研究了环境温度、风速、水滴中值体积直径(Median Volume diameter,简称MVD)和空气中液态水含量(Liquid Water Content,简称LWC)对覆冰冰形及覆冰量的影响。(6)通过人工覆冰试验和自然覆冰试验,验证了本文提出的导线覆冰数值计算方法的有效性。对于恒定流场覆冰,环境参数保持不变,数值计算结果与人工覆冰试验结果吻合度较高。对于非恒定流场覆冰,环境参数时刻变化,短期内的自然覆冰冰形结果仍与数值计算结果呈现较好的一致性。(7)基于编程语言,自主开发了导线无扭转覆冰增长的可视化仿真软件平台。基于设定的覆冰参数和导线直径,软件可以自动完成导线在覆冰时间内的数值计算,计算过程中不再需要人工干预,可以实时得到覆冰期内各时刻的覆冰量、最大覆冰厚度和对应的覆冰冰形。同时,此数据也可以根据需要导出用于后端数据再利用。

关键词： 覆冰检测   压缩感知   图像处理   边缘检测   Canny算子  

摘要： 架空输电线路是电力系统的重要构成部分,是其安全运行的基础。输电线路覆冰已成为危害线路安全稳定运行的重要因素,覆冰严重时会导致导线舞动、绝缘子闪络甚至是断线、倒塔等事故,给人们的生产和生活带来不便,同时也给社会财产带来巨大损失。因此研究一种监测输电线路覆冰厚度的方法对保证电网安全运作具有深远的意义。基于图像处理的输电线路覆冰检测方法,其核心思想是导线在覆冰后,它的径向宽度比未覆冰之前有所增加,增加的宽度就反映出覆冰的厚度。覆冰厚度的测量精度直接影响着融冰装置融冰电流和时间的设置,对线路除冰具有重要意义。在分析了现有基于图像法的输电线路覆冰厚度检测方法之后,针对其中图像去噪、边缘检测、覆冰厚度计算三个影响覆冰厚度测量精度的关键技术进行了分析改进。在图像去噪方面,针对传统去噪方法使边缘信息变得模糊,不利于后续边缘检测等缺点,提出改进压缩感知的图像去噪算法。首先对基于压缩感知的去噪重构模型进行了分析建模,然后提出利用最大值函数光滑化lp范数的方法改进去噪模型,接着通过离散化光滑函数的解序列来逼近最小lp范数的最优解。实验表明该方法不仅对图像有很好的去噪效果,而且能很好地保留图像的边缘信息完整,为后续边缘检测提供了条件。在边缘检测方面,首先研究了基于Canny算子边缘检测的原理,发现在应用Canny算子进行边缘检测的关键之处在于是否能够准确获取图像的高、低阈值。随后提出一种改进Canny算子的边缘检测方法,该方法使用最优阈值法计算得到Canny算子的高阈值,再利用高低阈值对应关系确定低阈值,通过设置目标检测区域,可以去掉图像背景,得到完整的覆冰导线边缘,消除伪边缘的影响。在覆冰厚度计算方面,提出分段式的厚度计算模型。首先考虑到架空输电线路有一定悬垂弧度,将图像中的输电线路分成若干等长的区段,这样就可以看作一段直线,求出每一小段中输电线路上下轮廓之间的平均宽度,然后为了避免由于局部的误差过大而导致总体结果的误差偏大,舍弃掉那些区段平均值严重偏离总体平均值的区段。最后对剩下的区段求总的均值,即导线在图像中的像素宽度。当输电线路覆冰厚度不同时,通过与传统检测方法进行对比实验,结果表明论文提出的覆冰厚度检测方法在测量精度上有了很大提高,验证了此方法的有效性和可行性。

关键词： 超特高压   输电线路   张力放线   展放  

摘要： 进行电力的输送工作时,一般都会使用超特高压输电线路,这样才能够更好地保证输电的效率并有效降低输电成本,但由于输电线路施工具有难度大、危险系数高等特点,为确保张力放线的施工质量与安全,应严格把控施工过程,规范施工工艺.基于此,本文首先对架空输电线路放线施工方式进行了概述,细致分析了输电线路展放的主要方法,并针对超特高压架空输电线路张力放线施工的具体步骤以及工作要点进行了探究.希望通过本文的分析与研究,能够为超特高压架空输电线路张力放线施工的不断完善,提供可供参考与借鉴的内容.

关键词： 覆冰监测   边缘检测   小波变换   数学形态学   图像融合   直线提取  

摘要： 随着我国输电技术的发展,特高压输电技术的普及,以及西电东送、北电南送等战略目标的确定,越来越多的输电线路需要经过重度覆冰区,由于导线覆冰而导致的电力事故近年来频繁发生,输电线路覆冰已成为影响电力系统安全运行的一大重要因素,而对输电线路覆冰情况的及时有效监测也已成为了维护输电线路安全运行的一项重要手段。通过对现有输电线路覆冰检测方法的深入研究,针对现有检测方法的不足,提出了一种基于图像识别的输电线路覆冰检测方法。在输电线路覆冰检测过程中,受客观因素影响,直接从自然环境中提取到的覆冰输电线路图像质量较差,现有的基于图像处理的输电线路覆冰检测研究所选用的对象往往是实验室中的模拟导线或使用覆冰的光滑铜管代替,难以准确的从自然环境中所直接获取到的覆冰输电线路图像中提取边界,针对这一问题,提出了一种基于图像融合技术的方法对输电线路覆冰状态进行判定。通过图像预处理、小波变换检测、形态学检测、及直线提取和像素级图像融合等方法对输电线路进行边缘检测,之后对检测到的边缘利用像素点比较的方法计算输电线路覆冰厚度。本文完成了输电线路覆冰检测系统的实现方案研究,并通过Matlab软件搭建模型对提出的方法进行仿真。首先对获取到的原始图像进行灰度化处理及图像增强,在图像增强过程中采用了改进后的直方图均衡化方法以减少图像信息的丢失并进一步增强图像的层次感,之后分别用小波变换法和数学形态学方法对输电线路图像进行边缘检测,通过直线提取和图像融合的方法输出最终输电线路边缘检测结果。当使用传统边缘检测方法检测同一幅图像时则发现其输出结果模糊不清,难以有效提取边缘,而本方法在面对实际覆冰输电线路图像时,可更完整细致的展示覆冰输电线路的边缘细节,较好地解决了此类问题。由此可见,本文所提出方法可更加精准及时的反应输电线路的覆冰状态,从而为指导融冰工作以及做好覆冰事故的预防提供了有力的技术支持,具有一定的应用前景。

关键词： 高频激励融冰   介质损耗   AC-DC-AC电流型变流器   级联   载波相移技术   融冰串联补偿  

摘要： 冬季输电线路覆冰会危害电力设施,影响电力系统安全运行。在2008年我国南方地区遭受的冰灾给电力系统和国民经济造成了巨大损害和损失。至此,电力系统领域,尤其在国内掀起了输电线路防冰减灾技术热潮。高频高压激励融冰技术作为新型融冰技术发展方向之一,具有融冰效率高、融冰电流小、可实现在线融冰等优点,在未来防冰减灾技术中极具发展前景。但是其相关理论需进一步研究,且适用于该融冰法的装置正待研制。针对高频融冰亟待研究的问题,论文首先研究了高频下导线集肤效应和冰的介质损耗特性,以单导线模型建立了覆冰导线计算模型,在此模型下,运用均匀传输线理论探讨了未考虑融冰功率衰减和考虑融冰功率衰减下融冰激励源参数的确定方法;并以实际覆冰导线为研究对象,通过计算分析融冰激励源参数融冰可行性。基于确定的高频融冰激励源参数,采用AC-DC-AC电流型变流器以级联方式作为融冰激励源电路拓扑结构,采用载波相移技术作为变流器控制方法设计了高频融冰激励源装置;并在融冰回路设计了串联可调电容器,以调整融冰线路等效阻抗,补偿无功减小激励源容量。在上述研究基础上,按照融冰激励源设计方案,确定了融冰激励源各器件参数,在MATLAB中搭建装置仿真模型,模拟不同类型、长度覆冰导线,对融冰装置输入和输出的电压、电流、容量和谐波等参数进行分析,与设计要求值比较,验证了高频融冰装置设计的可行性。论文研究的高频融冰激励源装置能根据高频融冰要求可靠输出高频电压,谐波含量低,容量大;单个功率单元能够以较小的工作频率获得较高的等效工作频率优点,解决了现有大功率器件开关频率低难以输出较高频率的难点;提出的在融冰回路中串联可调电容器,解决了对融冰装置无功容量要求高和适用灵活性问题,研究结果对于高频激励融冰技术实际应用具有重要理论参考价值。

关键词： 输电线路   覆冰危害   防冰除冰  

摘要： 线路覆冰对电力系统的安全运行造成极大威胁.我国输电线路在2008年曾遭遇重大冰害事故,造成了不小的经济损失.本文借着这一事件分析了输电线路冰害事故的主要类型及其危害与应对策略等,望为相关工作者提供理论依据.

关键词： 高压架空   输电线路   施工管理  

摘要： 随着电力行业的发展,人们越来越关注高压架空输电线路的施工管理.所以为了进一步降低输电及高压架空线路可能发生的故障问题,对导致故障问题的原因进行深入的探讨,做好输电及其高压架空线路的施工管理活动则尤为重要,为此笔者结合个人从事输电及高压架空线路的实践工作经验展开粗浅的探讨,以其为实际工作提供有益的参考与借鉴.

关键词： 输电线路   覆冰脱落   覆冰厚度   脱冰率   脱冰位置   脱冰顺序   跳跃高度   张力  

摘要： 输电线路上的覆冰脱落容易引发导线之间的碰撞闪络、线夹和连接金具的损坏,不均匀脱冰所产生的不平衡张力也容易导致倒塔断线事故的发生,严重威胁电力系统的安全运行和人民的日常生活。目前人们对输电线路的脱冰灾害机理的认识存在不足,由于脱冰所引发的输电线路灾害事故仍时有发生。为了有效的防治输电线路的脱冰灾害,研究导线脱冰后的动态响应很有必要。本文首先根据实验室大小设计了跨度为50m的单档、两档和三档输电线路模型,使用电磁铁悬挂质量块模拟导线上的覆冰,利用断电延时时间继电器实现不同的脱冰顺序和速度,分析了不同工况下导线上的覆冰脱落后导线跨中处的跳跃位移和端部的动态张力,并利用有限元软件ANSYS对单档导线的脱冰动力响应进行了数值模拟研究,模拟结果和试验结果的吻合度较高。本文主要的研究内容和结论如下:(1)单档导线覆冰脱落时,跨中导线的最大跳跃高度会随着覆冰厚度的增加而增加,脱冰过程中端部的最大张力与导线覆冰稳定时的张力相差无几,脱冰对端部张力没有放大作用。(2)整体而言,跨中导线的最大跳跃高度会随着脱冰率的增加而增大。同样脱冰率下,脱冰的位置越靠近导线的中间部分,跨中导线的最大跳跃高度越大;只有在较低的脱冰率情况下,脱冰过程中导线两端的最大动张力会出现略大于覆冰满载时的最大静态张力的情况,实验测得数据最大的仅大于1.27%,不同脱冰率和脱冰位置对导线端部的张力影响不足以对输电线路产生力学损坏。(3)整体上来说,单档导线上的覆冰从导线中间往两边脱落引起的跨中导线最大跳跃高度最大,从两边到中间则最小。当覆冰从导线两端向中间高速脱落时,跨中导线的最大跳跃高度最小。(4)对于多档导线,导线上的所有覆冰在同一时刻全部脱落所引起的导线的振动响应最小,也是最安全的脱冰方式;多档导线上的某一档导线上的覆冰同时全部脱落而剩余档的覆冰未脱落,脱冰档导线的跳跃高度最大,也是最容易产生导线之间碰撞闪络的情况。(5)两档和三档导线在不同的脱冰顺序下的动态响应差异较大,从中间往两边和从两边往中间脱冰对两档导线而言属于较为安全的脱冰方式,而对于三档导线则是较为危险的脱冰方式。