基于动态拉力与倾角的输电线路覆冰过程辨识与建模

输电线路覆冰会严重影响电网的安全稳定运行,因此准确地监测线路覆冰情况对电力系统的安全运行具有重要作用。针对目前基于动态拉力与倾角的架空输电线路覆冰力学模型对现场线路覆冰的监测还有一定误差,提出了以导线动态拉力、倾角为输入,等值覆冰厚度为输出的多输入单输出耐张塔覆冰监测模型。采用系统辨识的方法,利用便于工程实践的Matlab系统辨识工具箱辨识与建模出最终模型。研究表明,最终辨识得到的模型满足实际现场情况,能准确地监测输电线路的覆冰过程情况,并为线路覆冰监测提出了一种新思路。     

基于力学测量的架空输电线路覆冰监测系统

对输电线路覆冰载荷进行了力学分析,讨论了覆冰厚度的计算方法。开发了基于架空输电线路轴向张力、二维倾角和风速风向、温湿度等气象信息测量的覆冰监测系统。利用全球移动通信系统（GSM）/通用分组无线电业务（GPRS）网络,线路监测终端与中心监控主站进行数据传输,由主站专家系统软件利用相关覆冰理论模型分析导线覆冰状况,及时给出除冰信息,有效预防冰害事故发生。     

输电线路导线覆冰舞动时力学特性分析

为了解决架空线路导线舞动引起的导线疲劳断线断股问题,基于架空线动态力学算法,提出了一种输电线路导线覆冰舞动时的力学特性分析方法,从力学角度确定导线断裂原因。首先将悬链线理论和斜抛物线理论等架空线理论进行对比,确定了算法所需的理论支撑;然后以所选取的架空线理论为基础,对输电线路覆冰导线静止时以及舞动时的力学特性进行了研究分析,推导出了导线覆冰舞动时的力学计算模型;最后,运用该力学计算模型提出了输电线路导线覆冰舞动力学特性分析方法,以荆门—宜兴500 kV一回线路导线舞动断裂为例,计算出了荆门—宜兴一回线路的舞动张力超过了其计算拉断力,存在断裂的可能性,并提出了防舞改造措施。对输电线路导线覆冰舞动时的力学特性分析方法进行验证后表明,该方法切实可行,对实际工程有一定的指导意义。     

基于杆塔结构力学测量的线路覆冰在线监测系统研究

近年来我国输电线路冰灾日益严重,准确监测线路覆冰情况,进而采取防冰、除冰措施对系统安全运行具有重要作用。以国内已有的传统架空线路的覆冰力学模型为基础,提出基于不同杆塔结构力学测量元件的特点,分别建立适合耐张塔-耐张塔与直线塔-直线塔输电线覆冰监测模型。模型综合利用拉力、导线和绝缘子倾角等参数且考虑风偏影响,其中直线塔-直线塔覆冰模型通过风偏平面内竖直方向上的静力学受力平衡计算覆冰厚度。现场运行结果表明,两种模型均能准确监测输电线路的覆冰情况,并正确做出覆冰告警。     

基于3组力传感器和倾角传感器的输电线路导线覆冰在线监测技术

为减小由于传感器数量不足导致的输电线路等值覆冰厚度计算误差,设计了基于3组力传感器和倾角传感器的新型导线覆冰在线监测装置。该装置集成了微气象、导线温度、分布式多杆塔拉力、图像等多项监测功能。建立了相应的等值覆冰厚度力学计算模型,并将该模型与覆冰图像处理技术相结合,给出了一种导线覆冰密度计算方法。新型输电线路覆冰在线监测装置于2013-03在贵州电网220 kV线路洒红Ⅰ回安装运行,2013-03-15—2013-03-18期间,该线路发生轻微覆冰,利用该技术得到等值线路覆冰平均厚度2 mm,而忽略大、小号侧杆塔绝缘子串倾角和导线温度的前期覆冰厚度计算模型得到的覆冰厚度均为0。结果表明该新型输电线路导线覆冰在线监测技术能够全面、准确和灵敏地监测线路的覆冰状况。     

覆冰状态下架空输电线路模型参数变化分析

架空输电线路的覆冰灾害一直都是困扰输电线路的重要问题,线路覆冰后,其等效的模型参数将发生变化。根据导线覆冰的种类和导线外层覆冰的时空特点,通过电磁场的相关计算,对覆冰架空输电线路的单位阻抗和导纳参数进行了修正。根据架空线路模型的建立方法,分析了考虑分布参数时不同电压等级和长度的架空输电线路的等效模型,在理论上得出了覆冰后架空输电线路更加精确的模型参数。     

基于杆塔结构力学测量的线路覆冰在线监测系统研究EI北大核心CSCD

近年来我国输电线路冰灾日益严重,准确监测线路覆冰情况,进而采取防冰、除冰措施对系统安全运行具有重要作用。以国内已有的传统架空线路的覆冰力学模型为基础,提出基于不同杆塔结构力学测量元件的特点,分别建立适合耐张塔-耐张塔与直线塔-直线塔输电线覆冰监测模型。模型综合利用拉力、导线和绝缘子倾角等参数且考虑风偏影响,其中直线塔-直线塔覆冰模型通过风偏平面内竖直方向上的静力学受力平衡计算覆冰厚度。现场运行结果表明,两种模型均能准确监测输电线路的覆冰情况,并正确做出覆冰告警。     

考虑融冰因素的输电线路覆冰故障概率计算

根据导线覆冰表面热平衡方程分析内外部融冰因素对导线冰载荷的影响,计及地形对冰载荷的影响以及覆冰引起导线等效半径增大对风载荷的影响,通过气象实测的降雨量、风速、风向、温度等信息以及电网运行信息、当前监测覆冰厚度等信息建立输电线覆冰厚度增长预测模型。从输电线路覆冰过载机理出发,构建覆冰故障概率计算框架,从力学角度分析覆冰厚度及风速对输电线路的共同作用,采用反映金属承载极限特性的指数模型计算输电线路故障概率。以实际线路为例验证了该模型计算得到的线路覆冰故障概率变化趋势与实际故障情况相符,能够充分验证覆冰故障率与实际天气的相关性。     

输电线路覆冰在线监测系统国内外研究综述

输电线路覆冰会影响电网的安全稳定运行,国内外对于输电线路覆冰在线监测进行了很多研究,笔者旨在分析当前覆冰在线监测系统的研究成果。首先,讲述了国内外关于输电线路覆冰过程预测的模型,包括基于热力学机理、流体力学机理和实测数据模拟等建立起的数学模型,并分析对比了其优缺点;其次,介绍了目前覆冰导线在线监测技术,包括视频监测技术、力学载荷计算监测覆冰厚度、倾角变化监测弧垂等技术;最后,指出了现有覆冰监测技术的一些不足之处,并提出了一些改进意见。     

覆冰对架空输电线路力学特性的影响

覆冰条件下架空输电线路力学特性是输电线路抗冰设计的重要依据。采用"悬链曲线"理论和"抛物线"理论计算分析了冰冻环境下,各种气象因素对导线及绝缘子串力学特性的影响。结果表明,冰冻环境下,由温度变化引起的导线张力和形状变化并不明显;由覆冰而引起的导线张力和形状的变化较为显著。对于各档导线不均匀覆冰或不同期脱冰的耐张档,两侧冰载不等的直线杆塔上承受的不平衡张力最大,在输电线路抗冰设计时应结合气象条件予以重视。     

输电线路非均匀覆冰的实时监测和计算模型

为实时监测和计算输电线路的覆冰,提出了根据线路导线悬挂点倾角和悬垂绝缘子串偏斜角进行输电线路非均匀覆冰实时计算的模型和方法。从线路耐张段内非均匀覆冰的普遍情况出发,在介绍了设计用经典算法后,详细推导了用导线悬挂点倾角和悬垂绝缘子串偏斜角计算各档导线覆冰厚度的方法和过程,提供了实用的计算公式。另外还介绍了所研制的导线温度-倾角测量装置和悬垂绝缘子串偏斜角测量装置的功能,以及采用小型气象站、线路视频监察装置、导线温度-倾角测量装置和绝缘子串偏斜角测量装置,以及主站和监测软件组成的线路覆冰实时综合监测系统在线路覆冰形成、发展、恶化全过程监测中的作用。系统已在浙江电网实施,它是国内功能比较完整、实用、有效的新一代覆冰实时监测系统。     

架空输电线路覆冰在线监测系统的开发与应用

针对现有输电线路覆冰监测手段存在的不足,开发了1种新型输电线路覆冰在线监测系统。该系统由高电位在线监测装置、低电位在线监测装置、自动气象站、传输网络及主站系统等组成,通过实时采集环境微气象数据、导线特征数据及线路走廊图像数据,计算出导线等值覆冰厚度;结合覆冰图像信息及现场微气象数据,实现对线路覆冰情况的预警。通过在某500 kV输电线路上实际应用,证明了该系统对输电线路覆冰监测预警的有效性。     

输电线路覆冰重量和厚度在线监测系统的研究

介绍了在覆冰导线力学分析的基础上,应用现代传感器技术、无线网络通信技术,设计开发的输电线路覆冰重量和厚度监测系统,介绍了基于ZigBee无线传感器网络的基本概念,输电线路覆冰计算的基本原理及系统的具体设计方案和软硬件实现.     

输电线路导线覆冰图像处理与识别技术

导线覆冰厚度识别是输电线路覆冰在线监测的关键技术之一,准确可靠的输电线路导线覆冰状态监测系统能够有效地指导输电线路导线除冰工作.根据远程图像直观和图像数据可靠的特点,基于数字视频图像处理技术的输电线路覆冰厚度识别和计算方法,将图像通过灰度化、二值化、形态学预处理及Radon变换直线检测等步骤识别导线轮廓,通过导线覆冰前后图像像素点比较计算导线覆冰厚度,并将结果与其他计算模型得到的覆冰厚度进行了比较和验证.最后提出了优化、完善导线覆冰识别的改进方向.     

基于北斗载波差分定位技术的输电线路覆冰厚度研究

针对传统拉力倾斜传感器以及摄像头监控系统在长期监测高压输电线路覆冰厚度时易出现的使用寿命短、监测精度低、传输速度慢等问题。本文设计了一种基于北斗导航通讯技术的输电线路覆冰情况实时监测系统。该系统利用北斗载波差分定位原理准确获取输电线路的高精度空间三维位置坐标信息,后将位置坐标信息统一到笛卡尔坐标系下进行定位误差修正,根据时域条件下输电线位置变化、输电线线长度和仪器安装位置等多种变量构建覆冰厚度计算模型,并将该模型嵌入智能导线定位终端,构建输电线路监测网络,实现全时段、全位置监测输电线路覆冰厚度情况。通过室内室外多次实验测试证明,该系统可有效实现毫米级精度、毫秒级速度的输电线路覆冰情况实时监测反馈。     

高压输电线路导线覆冰舞动分析与对策

导线覆冰舞动是架空输电线路覆冰灾害之一。研究导线不均匀覆冰形成的原因与影响因素,建立导线不均匀覆冰力学模型,求出导线覆冰舞动启动的风速条件。介绍了目前我国尚未广泛应用的相间间隔棒和带旋转线夹的导线间隔棒等两种导线不均匀覆冰舞动防御装置的工作原理与构造。     

输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测与试验研究

输电线路覆冰后,将引发断线倒塔事故,严重威胁电网的安全运行,在线监测导线覆冰情况具有重要的工程应用价值。为了实现实时监测输电线路的等值冰厚,提出了以静力学力矩平衡为理论依据的架空输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测模型。该模型以轴向拉力和倾角为参数,考虑了耐张绝缘子串带来的不均匀载荷,以及风力带来的风偏平面内综合荷载增加等影响。在试验站开展现场导线覆冰的测量,进行现场试验验证。结果表明:利用该文提出的预测模型计算出的综合荷载等值冰厚和人工测得的现场导线等值冰厚吻合较好,验证了该模型的精确性。基于现场试验经验,提出了用于现场测量的覆冰形状校正系数,为进行现场输电线路覆冰测量提供一种有效和简便的测量手段。     

基于输电线路导线悬点倾角与张力估算覆冰重量模型

为在有限的监测条件下对输电线路架空导线覆冰状况进行准确的判断,文中以导线悬挂点倾角监测装置及拉力传感器为监测工具,结合档内导线最大弧垂及线长计算,推导出一种适用于耐张式连接的导线标准覆冰冰重模型。该模型根据架空线悬点处张力与倾角对覆冰导线冰重进行求解,具有较好的经济性与实用性。     

导线覆冰的力学分析与覆冰在线监测系统

建立了导线覆冰厚度和导线弧垂变化的力学模型,设计了力传感器的安装结构,研发了基于全球移动通信系统(GSM)短信业务(SMS)的输电线路覆冰在线监测系统.系统运行结果表明:现场分机可定时或实时监测覆冰导线的重力变化、绝缘子串倾斜角、风偏角、导线舞动频率以及风速等环境信息,并通过GSM SMS发送至监测中心,由专家软件来分析覆冰状况,及时给出除冰信息,保障覆冰区线路的运行安全.     

输电线路超短期覆冰厚度精准预测模型研究

冬季架空输电线路覆冰是导致输电线路发生冰雪灾害的直接原因,在线实时融冰是预防冰雪灾害的有效措施。对于冻雨致冰厚度的精准预测,是实施最优融冰方案的前提。设计了模拟导线监测系统和现场微气象系统,以模拟导线监测数据和微气象站技术,结合冻雨覆冰理论计算空气中前期液态水含量。基于灰色系统理论,应用GM(1,1)模型,预测空气中超短期液态水含量、风速、降雨量。在此基础上,根据所预测液态水含量、风速、降雨量计算覆冰增长速度。综合多种实际监测数据,建立覆冰数据仿真模型。