关键词： 输电线路   覆冰监测   覆冰预测   融冰决策   融冰刀闸  

摘要： 电网输电线路覆冰对电力供应的稳定性和安全性构成了严重威胁,可能会对民生和社会经济造成冲击。目前,输电线路的覆冰监测和融冰方案的制定大多依赖人工完成,容易受环境条件的制约,并且工作效率低。然而随着电网智能化水平的不断提高,对电网防冰减灾能力的要求也越来越高,这使得对覆冰输电线路进行自动监测以及对融冰方案进行辅助决策的需求变得日益迫切。故本文针对电网覆冰监测及融冰方案辅助决策技术展开研究。 首先,在覆冰监测技术方面,通过改进Deep Lab V3+分割网络,引入轻量级的Ghost Net作为主干网络,并在编码器中加入自注意力机制,显著增强了模型的全局特征理解和整合能力。此外,通过集成Mobile One Block到空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块,实现了模型计算效率与分割精准度的双重提升。相比于改进前的模型,实验结果显示,本文所提模型的平均交并比(Mean Intersection over Union,MIo U)的值达到了90.91%,平均像素精度(Mean Pixel Accuracy,MPA)值达到了93.71%,明显优于原有的语义分割网络,为覆冰厚度预测提供更为准确的数据基础。其次,针对覆冰厚度预测,本研究设计的基于PCA-PSOEM-LSSVM的短期预测模型,在处理小样本数据集时表现出色。该模型通过主成分分析降低了输入数据的复杂性,并利用扩展记忆粒子群算法优化了关键参数,实现了对覆冰厚度的高效预测。相较于传统预测方法,本模型在均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)指标和平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)指标上分别得到了显著降低,为融冰方案的决策提供了强有力的数据支持。 然后,针对融冰方案辅助决策模型,本研究综合考虑了电力系统的运行可靠性、电能不足期望值及发电费用,并利用应力-强度干涉模型来计算输电线路的停运概率,通过采用多目标人工免疫优化算法求得最优解集,最后通过分步筛选法优化了融冰方案。在IEEE RST-79可靠性测试系统(IEEE Reliability Test System-79)上的仿真分析证明了在保持融冰方案经济性的同时,该模型能有效降低系统运行的风险,证实了其有效性和优越性。 最后,本研究通过改进YOLOv7模型,提出了一种输电线路融冰刀闸状态的自动图像识别方法。该方法通过引入自注意力机制和改进的空间金字塔池化结构,提高了对复杂场景的理解力,并通过添加损失函数约束项精准识别刀闸位置和大小。实验结果表明,该方法的平均精度相较于改进前提高了2.5%,有效提升了融冰操作的效率。

关键词： 节能导线   高压输电线路   输电线路设计  

摘要： 随着电力需求的不断增长，高压输电线路的建设成为当今社会发展的重要任务。传统的高压输电线路主要采用钢芯铝绞线，虽然导电性能良好，但其电阻较大，会导致能量损耗和线路温升加剧。节能导线采用的是高导电性和低电阻的新型合金材料，能够减少能量损耗和线路温升，提高电力传输效率。为此，本文对高压输电线路设计应用节能导线的相关内容进行研究，以期提高电力传输效率，降低线路的维护成本，改善电网的可持续发展能力。

摘要： 超高压输电线路是电力系统的重要组成部分，具有安全、稳定、高效等优势，对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。本文探讨了超高压输电线路的运维特征、运维管理现状等，提出了加强线路巡视等运维管理策略，以期为进一步提升超高压输电线路运维管理质效提供参考。

关键词： 输电线路   时间自适应   时间步长   倒塌仿真   软件开发  

摘要： 输电线路是电力系统的重要组成部分,承担着远距离、大负荷电力输送和分配的任务,是国家重要的生命线工程。输电塔-线体系具备柔度高、阻尼小和跨度大的特性,且长期服役于野外恶劣环境中,因此很容易容易发生损坏,导致输电塔-线体系结构服役性能下降甚至发生倒塌。目前,市面上常见的输电线路分析软件和通用有限元软件都难以完成对大型输电线路的抗灾能力的全面评估,需要用户具备一定的理论基础和输电线路分析经验,且评估过程耗时巨大。为解决上述问题,本文聚焦于输电塔线体系的动力分析和时间自适应方法,开发一款输电线路仿真平台,用户无需具备深入的理论基础、编程基础即可自行完成对输电网结构的防灾模拟,主要研究成果如下。 (1)本课题对结构动力分析方法和时间自适应方法进行了详细的梳理与分类,详细阐述各方法的原理,并整理其发展历程。提出了一种显式时间步长自适应方法,利用MATLAB软件将该显式时间步长自适应方法进行编程实现,并将其应用于输电塔的动力倒塌模拟中,以验证该方法的有效性。 (2)依托MATLAB APP Designer设计工具,以满足一线工程人员可无门槛使用的需求为目标,从软件交互界面与功能编程行为两方面进行了设计。输电线路仿真平台由一款主App和23款子App构成,涵盖模型建立、模态分析、计算求解及可视化结果输出等功能。此外,平台还搭建了MATLAB软件与Office＿Word的接口程序,实现了输电线路仿真平台与Office＿Word软件的交互。 (3)将输电线路仿真平台应用于实际工程案例,本课题选择老挝“Xe Pian Xe Namnoy”水电工程项目作为工程实例,对该工程中的DAXP型输电塔及一条输电线路进行模型建立和模态分析。并以大风工况为例,分别对单塔及输电塔-线体系进行了静动力分析,形成可视化评估结果。证实了该仿真平台功能简洁、操作友好、可视化强、分析全面等特点,说明输电线路仿真平台具备一定的实际工程应用价值。

关键词： 换相失败   熄弧时刻   自适应重合闸   动态电弧模型   并联电抗器电流  

摘要： 基于电网换相的高压直流输电(Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)在我国跨区大规模可再生能源消纳过程中发挥巨大优势,在新型电力系统和新型能源体系中广泛应用。LCC-HVDC换流站在交流系统提供足够强度换相电压支撑下才能正常换流,逆变侧交流线路不对称故障引发换流器换相失败(Commutation Failure,CF)成为交流故障下常态响应。同时,交流线路广泛应用的自动重合装置具有盲目性,无法实现瞬时性故障快速重合和永久性故障可靠闭锁。因此,对交流系统不对称故障引发换相失败机理进行分析,提出合闸前故障性质判别策略对提升交直流大电网的安全稳定水平具有重要意义。本文从交流系统不对称故障引发直流换相失败机理出发,对交流侧单相接地故障熄弧时刻捕捉和自适应重合闸进行研究。 首先对LCC-HVDC系统组成和直流分层控制特性进行深入分析,研究直流控制系统在交流不对称故障情况下响应特性。基于换流器开关函数理论,分析交流故障引发直流换相失败机理,建立计及换相失败的换流器开关函数模型,分析不同工况下交流换流母线和直流系统间工频及谐波分量相互作用关系,为交直流混联输电线路熄弧时刻识别和自适应重合闸研究提供理论分析基础。 针对交直流混联输电线路,分析计及直流换相失败时高压交流输电线路发生单相接地时故障点电弧和故障相恢复电压特征。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建交流输电线路模型,在故障点搭建基于控制理论的动态电弧模型,对输电线路瞬时性和永久性故障进行仿真,分析短路点电弧的一次电弧、二次电弧和恢复电压特性,得到断开相端电压变化规律,提出计及换相失败的单相接地故障熄弧时刻识别策略。 分析带并联电抗器交流线路发生瞬时性故障和故障永久性故障时并联电抗器的电流特性。在小波变换和短时傅里叶变换基础上,提出基于S变换的并联电抗器电流时频特性分析方法,通过计算故障时并联电抗器电流的S变换时频矩阵,得到电流暂态信号的时域特征和频域特征,提出基于时频矩阵相似度的故障性质判别和自适应重合闸方案,仿真结果表明方案不受过渡电阻和故障位置等因素的影响。 分析含直流馈入交流线路单相接地故障相端电压在故障前后的变化规律,得到不同故障性质下谐波电压能量特征差异,提出基于鲸鱼算法改进支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)的瞬时性故障判别和重合闸新方案,利用正交试验初始化鲸鱼算法参数,优化LSSVM惩罚因子和核函数参数提高模型分析性能。基于MATLAB和PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明所提方案具有良好抗噪性能、对不同故障具有较强适应能力。

关键词： 输电导线   微风振动   有限元   功率特性试验   能量平衡法  

摘要： 随着国内输电线路的发展建设,风致振动灾害导致输电线路故障频发,而微风振动作为输电导线风致振动的主要形式,成为国内外普遍关心的问题。由于微风振动高频率且持续时间长的特点,会使导线发生疲劳断股、断线,还会对杆塔和金具等造成损伤,对输电线路正常运行造成了严重的安全隐患风险。通过理论、试验和仿真方法研究输电导线和防振器件的微风振动特性,改善防振设计的质量和效率,从而降低输电导线发生微风振动而造成的危害和风险,对于保障电力系统的安全稳定运行具有至关重要的意义。本文主要研究内容如下: (1)理论与仿真计算相结合,研究了输电线路微风振动特性,计算不同预应力下导线的固有振动频率,验证了有限元分析方法的可靠性。在此基础上,考虑实际应用中铁塔与导线的连接情况,分析了铁塔边界条件对导线固有频率的影响,以及不同风速、档距和张力对导线的振动频率和幅值的影响。 (2)针对几种常用输电导线型号所适配的防振锤,采用激振法开展综合性能试验,得到防振锤的功率特性曲线。同时,搭建了防振锤的有限元模型,对其进行了模态分析,求解固有频率及振动模态。在此基础上,分析了不同结构防振锤在振动模态和固有频率上的差异性。为获得与试验中防振锤性能一致的模型,以试验的固有频率结果为优化目标,对防振锤模型进行参数敏感性分析和优化,优化结果良好。 (3)采用功率法,对导线安装防振锤抑制微风振动的效果进行试验研究,分析比较几种方案的防振效果和所能保护的档距,建立了导线-防振锤和导线-阻尼线的有限元模型,分析了防振装置对导线固有频率和振型的影响。通过谐响应分析,验证了防振锤和阻尼线对导线的振动幅值起到抑制作用。利用数据库优化后的输电线路微风振动仿真计算分析系统,分别对两条改造工程线路的试验和监测数据进行对比计算分析,验证了仿真系统计算的准确性。