输电线路实时增容技术的理论计算与应用研究

电力系统可采用实时增容技术来提高现有输电线路的输送载流量,实现对导线温度、环境温度、风速等因素的实时监测,从而在不改变现行技术规程规定的前提下动态调整输送载流量。为此,建立了输电线路暂态运行方程,给出了导线允许温度与弧垂变化的关系式,并分析了导线允许温度、环境温度、风速、日照强度等因素对线路输送载流量的影响。研究结果表明:环境温度较低(<10°C)时,提高导线允许温度对输送载流量的影响不大(11%);环境温度较高(>30°C)时,提高导线允许温度对输送载流量的影响较大(22.7%);而环境温度和风速对输送载流量的影响要远远大于导线允许温度的影响。运行结果表明:实时增容技术可有效提高现有输电线路的输送载流量(>50%),它比静态增容技术更有效。     

输电线路动态热定额技术的应用

输电线路静态热定额计算, 采用特定的环境温度和风速, 比较保守。而输电线路动态热定额计算,采用实时的导线温度和气象数据, 实时反映了线路动态热容量的情况。同时在线路上配置实时监测装置和小气象站, 为调度运行人员控制线路负荷提供依据。采用动态热定额能提高线路输送容量10%～30%, 是一种廉价、有效、安全的线路增容技术。     

架空输电线路动态增容研究

提出在导线允许运行温度不变、保证运行安全性的前提下,采用线路导线温度、风速、日照、载流量等的检测及数据传输装置,利用输电线路实时增容监测分析系统提高输电能力。介绍了输电线路实时动态增容监测分析系统的基本原理、系统组成、主要功能及发展远景。     

基于线路运行参数的输电线路动态增容系统研制

输电线路动态增容技术可以在不新建线路的前提下,动态提升现有导线的输送容量,提高电力系统运行的经济性。提出了一种基于导线倾角的动态增容系统,利用导线悬挂倾角和风偏角计算导线温度,然后基于导线温度模型,利用导线温度、环境温度、日照辐射和导线负荷计算导线的动态载流量。详细阐述了系统的硬件设计与各模块的功能,并利用现场试验,验证了系统的可行性。     

输电线路动态增容运行风险评估

输电线路动态增容系统作为智能输电线路技术支撑系统的重要部分,能提高输电设备的利用效率,帮助运行人员更好地掌握当前线路的运行状态。为确保输电线路增容运行的可靠性和安全性,文中研究提出基于马尔可夫链蒙特卡洛方法对输电线路增容运行后的风险进行评估的方法。该方法主要利用各微气候监测参数后验分布的随机序列来建立风向、风速和环境温度等气候概率分布模型,结合线路负荷电流模型利用蒙特卡洛模拟来预测导线的温度分布,从而给出线路增容运行的风险指标。基于夏冬2季的典型监测数据,利用所提出的方法对动态增容系统给出的热容量的可靠性进行分析,结果表明线路运行风险控制在合适的范围以内,满足电网运行和调度工程的要求。     

监测导线温度实现输电线路增容新技术

许多短距离输电线路的输送容量受热稳定的限制,在允许范围内适当提高导线运行温度是线路增容的简单而有效的措施。介绍了输电线路导线温度与导线的载流量、环境温度、风速、日照强度、导线表面状态等方面的关系,通过监测导线温度提高线路输送容量的2种新方法,以及输电线路导线温度实时监测装置的研制和应用情况,对开展输电线路增容工作具有重要意义。     

架空输电线路温度和最大允许载流量计算

针对传统方法不能有效求解架空输电线路温度和允许载流量的不足,提出了一种基于有限元技术求解输电导线径向温度和最大允许载流量的方法。建立了输电导线温度场的数学模型和JL/LB1A-300/50型钢芯铝绞线输电导线有限元模型,并通过有限元ANSYS软件对该模型在不同环境条件下进行仿真计算,验证了输电导线存在径向温度差,以及径向温度分布受输电线路载流量、空气对流散热、光照强度以及风速等条件的共同影响。结果表明:该方法能够有效求得在不同气象环境条件下输电导线的径向温度值和最大允许载流量,有利于提高输电线路运行安全稳定性,实现输电线路动态增容,提高线路输电能力。     

考虑地理气候因素影响的接触网综合载流量计算方法及其应用

在接触网输电导线选型和负荷调度过程中接触网允许载流量是需要考虑的关键因素,而允许载流量的大小与接触网所处的地理气候条件密切相关。该文首先提出考虑接触网沿线的风速、风向、环境温度、海拔高度以及太阳有效入射角度等地理气候因素的单根输电导线的允许载流量计算方法;在此基础上利用接触网输电导线电流分配关系和接触网综合载流量的概念提出接触网综合载流量的计算方法;进而提出了接触网的动态增容方法,该方法通过接触网所处位置的地理气候参数动态计算接触网的载流能力。算例表明:输电导线及接触网载流量在不同地理气候条件下相差较大;接触网设计过程中接触网综合载流量应根据接触网所处地区夏季气候参数进行计算;输电导线容量利用率可判断所选择输电导线的匹配程度;利用动态增容技术可以大幅提高接触网载流能力。该研究成果对牵引网输电导线选型、负荷调度具有一定借鉴意义。     

不同风速下导线风偏动力响应分析

架空输电线路风偏是线路在运行中的常见现象,尤其是沿海地区经常会遇到很强烈的大风,在如此强烈的大风下导线会发生严重的不同期摆动导致导线相间距离减小甚至发生相间击穿对输电线路的运行产生了很大的威胁。为此,有必要对导线在强风下的运动特性进行研究,并找到抑制大风不同步摆动的有效方法。在对输电线路风偏的研究中主要采用了一个3自由度多档动态模型来对输电线路的不同风速的风偏动态特性进行研究,获得了输电线路风偏动态特性,找出输电线路在不同风速的最小相间距离与风速的关系,得出了对于不同风速的防治方法,研究表明,在32 m/s风速、线路小档距时,输电线路的风偏不同期摆动的抑制重点为上下相,大档距线路的抑制重点转到了水平相间;而16 m/s风速时,输电线路风偏不同期摆动的抑制重点始终为水平相间。     

架空导线动态增容分析及计算新方法

<正>架空导线在出厂制定的静态输电容量的基础上有极大的潜在输电能力,架空导线的动态增容技术能够有效地发掘其潜在输电能力,然而当前动态增容技术计算出的动态输电容量值波动性大,实际应用性不强。针对当前动态增容技术存在的问题,提出了架空导线动态增容输电容量的计算新方法,能够显著地降低动态输电容量值的波动性,提高动态增容技术的实际应用性。     

基于张力测量的输电线路导线舞动在线监测系统

本文依据输电线路舞动时导线张力变化的模型,计算了其水平分量和竖直分量的变化值,研制了一套可在线测量导线舞动的监测系统。基于导线机械结构,设计出了适应于线路测量的压力传感器;通过A/D转换,输出张力变化的数字信号;基于ZigBee无线传输技术,实现导线张力的在线监测。最后通过某线路对比测试,证明该测量系统可有效地实现输电线路的舞动测量。当风速大于6.7 m/s时,导线舞动幅值与风速呈现正相关关系,直到风速为12 m/s时,舞动达到最大值6.1 m;随着风速进一步增大,导线舞动幅值呈现震荡趋势。     

多风速段下低风阻导线抗风能力实验分析及导线截面结构参数优化

低风阻导线具有能降低导线所受风载荷、减小输电线路杆塔所受风压的优点。前期研究发现改变低风阻导线截面凹槽参数会对导线抗风能力造成一定影响,但针对具体的导线截面结构优化并无深入研究。以四种不同截面形状的低风阻导线为研究对象,在风洞试验条件下探究了导线风阻系数在不同风速段中的变化规律,并利用基于最小二乘的多项式曲面拟合对风阻系数与截面结构参数之间的相关性进行回归分析。研究结果表明：在低风速10~20 m/s区间内,导线风阻系数随导线截面粗糙度增加而线性递增。在中高风速20~60 m/s区间内,导线风阻系数由截面凹槽数量与凹槽半径构成的双变量二次函数决定。通过求解函数最小值可以获得低风阻导线的优化截面结构参数。基于纳维-斯托克斯方程在COMSOL有限元软件中模拟了优化导线模型与普通低风阻导线模型在多风速段中的流场变化情况,验证了本次拟合结果的有效性。     

风速对基于BOTDA架空导线覆冰监测有效性的影响

为了获得架空导线温度在不同气象条件下的变化特征和风速对基于分布式光纤传感技术的架空导线覆冰监测有效性的影响,本文建立了光纤复合相线覆冰的温度场三维模型,并采用了有限元方法进行求解,分析获得了光纤温度在不同的环境温度、风速和覆冰厚度下的变化规律特征;指出了覆冰段与未覆冰段光纤的温差与环境温度初始值大小无关;提供了单独考虑环境温度变化速率或覆冰厚度情况下的临界风速表达式,给出了常见范围内环境温度变化速率以及覆冰厚度下的临界风速值,基于风速值和插值方法可以得到常见范围环境温度变化速率以及覆冰厚度下比较准确的临界风速。本文对研究覆冰架空导线在不同气象条件下的温度变化特征以及风速对基于分布式光纤传感的架空导线覆冰监测有效性的影响方面有着一定的学术和工程指导价值。 关键词：架空导线;覆冰识别;光纤传感;温度场;临界风速 中图分类号：TM755     

瓦型导线和普通绞线雨凇覆冰特性对比分析

输电线路导线覆冰严重威胁电力系统的安全运行,对型线和普通绞线覆冰过程及其特性开展深入研究可为电网输电线路防覆冰技术和瓦型导线的推广应用提供参考。在人工气候室内模拟自然覆冰条件,对LGJ-185/10、LGJ-400/65型普通绞线和JNRLH60X/LBIA-185/30、Drake 1020型瓦型导线进行了试验研究,分析了2类导线覆冰异同。结果表明:在相同覆冰条件下,瓦型导线的覆冰厚度比相同直径的普通绞线大,冰棱长度则反之;直径较小的导线覆冰厚度要比直径较大的同种导线覆冰厚度增长更快,而冰棱增长则相对较慢;其他覆冰条件相同时温度越低或者风速越大,瓦型导线和普通绞线的覆冰厚度差异越明显。     

基于灰关联分析微气象因素和导线温度对输电线路导线覆冰的影响

输电线路导线覆冰不仅与微气象务件有关,而且与导线温度有关.针对目前微气象因素与覆冰的相关性分析不全面、不系统,且部分研究没有考虑导线温度对覆冰的影响,无法确定输电线路导线覆冰的主要影响因素等问题,笔者统计了贵州电网220 kv铜黎线路和220 kV鸡阳二回线路覆冰监测数据,采用灰关联方法分析了输电线路导线覆冰与微气象条...     

环境因素影响下GIL温升特性的仿真计算分析

为研究不同环境因素对架空敷设式气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)温升特性的影响,建立电磁场-热场-流场多物理场耦合计算模型,进而分析了不同环境因素影响下GIL外壳和导体温度变化特征、外壳外表面的对流换热系数变化及不同负载GIL温升受环境因素影响的差异性。结果表明:风速与GIL温降的关系是非线性的,风速在0～3 m/s时,外壳和导体的温度下降较快,当风速高于3 m/s时,外壳和导体温度随风速增加下降速度越来越小,最终导体温度趋于稳定值,外壳温度逐渐接近于环境温度,当风速相同时,GIL负荷电流越大,导体和外壳温降速度越大;太阳辐射强度对GIL温升的影响基本呈线性关系,且太阳辐射强度对外壳温升的影响更明显,太阳辐射强度相同时,导体和外壳的温升差随负载电流的增加而减小;导体和外壳温度与环境温度基本呈等斜率线性关系。     

架空导线载流量的等效风速系数算法

架空导线的动态载流量可以采用IEEE 738标准等提供的方法来计算,但在风速、风向变动较快时这些方法计算的动态载流量有较大误差。为了寻求更合适的计算方法,通过风速、风向和导线温度之间关系的深入研究,提出了用导线温度推导出的等效风速系数以代替这些方法计算对流热损失中的风速、风向的方法,解决了风速、风向多变的问题,使架空导线动态载流量计算更正确,使用更方便。实际应用例子的验证结果表明,所提出的等效风速系数算法是架空导线动态载流量计算的新的有效方法。     

基于高程风速预测的架空导线温度计算方法

为更准确描述架空导线运行状态,克服地面风速测量精度低造成的导线温度计算偏差大、线路运维难度高的问题,提出基于高程风速预测的架空导线温度计算方法。在计算过程中采用泰勒公式迭代法,实现导线温度快速准确计算。将有限元方法和传热学基本原理相结合,在ANSYS中建立架空导线温度场模型,结合环境敷设参数从场分析的角度,为所述导线温度计算方法提供重要的场模型描述。实际应用结果验证了所提架空导线温度计算方法的有效性。     

输电导线悬挂点处等效风荷载仿真分析

在实际的输电线路中,导线悬挂点处的等效风荷载直接影响着绝缘子串风偏角,其大小与绝缘子串的不同悬挂方式和通过风压不均匀系数折算出的整档导线风荷载有关。为此,首先建立了两档导线有限元模型,仿真分析了绝缘子串的不同悬挂方式对导线悬挂点处的风荷载影响,然后通过在导线上不同位置施加稳态风和选取不同的风压不均匀系数来研究风压不均匀系数折算方法对导线悬挂点处风荷载的影响。研究发现:当稳态风风速为30m/s,且集中作用在导线悬挂点两端附近时,导线悬挂点处的风荷载与设计规范的风荷载差异率达到38.69%,该结果可以部分说明即使导线高度处的实际风速没有超过其设计风速,线路仍有可能会发生风偏跳闸。