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。     

基于覆冰拉力监测系统的耐张塔线路等值冰厚计算模型

输电线路覆冰严重影响电网的安全稳定运行,准确监测线路覆冰情况具有重要的工程意义和应用价值.为了精准判断线路覆冰厚度,提出一种基于覆冰拉力监测系统的复合荷载作用下耐张塔线路等值冰厚计算模型,以在线监测终端监测拉力和角度为输入参量,计及耐张绝缘子串非均布荷载和风荷载影响,并修正重力方向荷载对计算模型加以改进.与雪峰山自然观冰站试验数据和南方电网重覆冰区段监测终端运行数据对比,验证了该计算模型的准确性.结合工程实际应用,验证了其对判断耐张塔线路覆冰情况具有一定的指导作用.     

基于力学测量的输电线路覆冰监测计算模型

为对输电线路的覆冰情况进行监测和计算,笔者提出了通过对耐张段及直线塔张力的测量来对输电线路稳态覆冰状况进行监测的方法,根据耐张段张力倾角和悬垂绝缘子串张力偏斜角进行输电线路覆冰实时计算模型的建立,并进行了试验验证。结果表明,该方法计算得出的覆冰值精度较高,可应用于多档输电线路覆冰的监测计算。     

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。     

导线覆冰监测系统的力学模型与预警功能优化

研究输电线路覆冰在线监测系统的覆冰厚度预测模型以及预警功能的实现与优化。以覆冰线路为研究对象,对其进行力学分析,考虑耐张绝缘子串等不均匀载荷以及风偏平面的载荷,建立了输电线路综合荷载的等值覆冰厚度预测模型,并依据该模型建立导线覆冰在线监测系统。运用输电线路内部循环应力与疲劳振动次数的s-N曲线得出输电线路强度衰减的计算公式,依据导线剩余强度给出导线疲劳度概念及公式,并考虑导线疲劳度对覆冰监测系统的预警值进行修正。实验结果表明,监测系统可以更准确地发出报警信号。     

基于拉力和倾角的输电线路覆冰厚度预测模型

提出一种基于拉力和倾角的输电线路覆冰厚度预测模型,弥补了现有模型忽略风偏平面影响的不足。该模型虑及风吹所形成的风偏平面内综合荷载的影响,根据耐张段轴向导线张力、悬挂点倾角、悬垂绝缘子串张力和垂直偏斜角来计算导线的覆冰厚度。以湖南省雪峰山自然覆冰试验站2012年1月的数据验证该模型的合理性,模型计算值与在线监测系统采集数据、人工测试结果基本一致,说明该模型能反映覆冰的发生、发展过程和严重程度。     

特殊地形下输电线路等值覆冰厚度计算模型有效性分析和改进研究

覆冰是影响电网安全运行的最主要威胁之一。输电线路覆冰在线监测是防治电网覆冰灾害的有效手段,其中称重法获得广泛应用。我国地形复杂多变,特殊地形对输电线路受力有较大影响。为了分析输电线路覆冰在线监测中直线塔输电线路等值覆冰厚度计算模型在常见输电线路纵断面模型下的有效性,文章采用有限元法建立输电线路力学仿真模型,研究输电线路过谷模型、翻山模型以及连续上(下)山模型下输电线路等值覆冰厚度计算结果的准确性,提出考虑等效长度变化的直线塔输电线路等值覆冰厚度计算模型。结果表明,在均匀覆冰下,对于输电线路过谷模型,当杆塔高差系数绝对值不超过0.2时,等值覆冰厚度计算结果与假设值相对误差在16%以内;然而当杆塔高差系数较大时,如杆塔高差系数为–0.3,等值覆冰厚度计算结果与假设值相对误差大于40%。将等值覆冰厚度计算模型改进后,等值覆冰厚度计算结果与假设值相对误差变小,且覆冰厚度越大,相对误差越小。对于输电线路翻山模型和连续上(下)山模型,等值覆冰厚度计算厚度结果相对误差不超过5%。     

考虑架空输电线路状态的线路覆冰监测系统的研究

近年来,我国输电线路冰灾情况日益严重,能够准确监测线路覆冰情况,进而采取防冰、除冰的措施显得至关重要。目前国内已经有了些架空线路的覆冰力学模型,但各个模型对于现场线路覆冰的监测还有一定的误差。分析了现有的覆冰力学计算模型,提炼了力学模型的关键计算量,提出基于直线塔受力分析的覆冰计算模型。该模型利用架空线路状态方程计算导线温度和外力变化,导线长度、水平应力和垂直荷载的变化,从而求解出导线覆冰的重量和覆冰的等值厚度。该覆冰模型已经应用在覆冰在线监测系统里面,涵盖覆冰模块的建模以及监测系统的监视和告警功能的展示     

500kV架空输电线路覆冰失效有限元仿真分析

高压架空输电线路覆冰倒塔是近几年来影响我国电力系统安全稳定运行的重要因素之一。基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS,考虑杆塔和导、地线之间的铰接耦合作用,研究了塔-线体系的力学数值分析模型的建模方法。针对具体线路覆冰微气候区,建立了2个耐张段的塔-线系统整体仿真模型,分析了不同覆冰厚度、风向以及风速作用下,塔线系统的失效情况。针对杆塔结构薄弱点,提出了相应的改造措施,并通过数值仿真进行了校核。数值分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和线路改造措施效果评估。     

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。     

FBG输电线路覆冰监测拉力传感器

相比于传统传感器,光纤光栅具有抗电磁干扰能力强,测量范围广,绝缘性能好,使用寿命长等诸多优势.对耐张塔处进行了受力分析,将光纤布拉格光栅（FBG）应用到输电线路中,设计新型的基于FBG的输电线路覆冰监测传感器,对恶劣冰雪天气下的输电线路覆冰监测具有重要意义.     

2010年广东电网覆冰监测网典型线路覆冰分析

对2010年2月中旬粤北电网坪通线及其84号监测点覆冰发生情况进行了详细介绍和分析,所得结果证明覆冰监测网监测覆冰产生、覆冰迅速增加、覆冰稳定、覆冰融化4个阶段与气象条件的变化相吻合,监测的覆冰信息、线路覆冰故障与现场观测结果一致,说明了覆冰监测网反映现场覆冰情况、线路覆冰故障及时可靠,对线路覆冰信息判断较为准确,运行可靠,为输电线路的防冰工作提供了可靠信息。     

基于 MQTT服务的输电线路覆冰智能监测终端开发

开发基于MQTT服务的输电线路覆冰监测终端,终端模块化设计,外接传感器应用App与覆冰厚度计算模型App之间数据交互,并向后台上送,通过MQTT服务器实现发布与订阅.建立输电线路风偏平面内受力的覆冰厚度算法模型,终端依据计算出的覆冰厚度采取相应控制策略.经测试,终端数据传输效率高,结冰气象条件满足时能够准确计算覆冰厚度.     

基于支持向量机和模糊控制的输电线路覆冰状态评估模型

输电线路覆冰严重威胁着电力系统的安全运行。为提高输电线路覆冰状态评估准确率,以输电线路覆冰监测系统为基础,综合考虑监测系统的等效覆冰厚度、微气象参数以及覆冰持续时间等,提出基于支持向量机和模糊控制的输电线路覆冰状态评估模型。支持向量机实现覆冰状态的初步分类,输出无覆冰状态和有覆冰状态,针对有覆冰的状态进一步通过模糊控制评估模型对覆冰的严重程度作出准确评估,输出线路覆冰综合评估结果。实验数据验证了评估模型的准确性和可行性。     

覆冰情况下输电线路有限元计算及其结构优化

建立了塔-线耦合结构系统三维有限元力学计算模型。通过对覆冰输电线路耐张段位移及应力分布情况进行分析计算,提出了线路耐张段在一定风速与覆冰厚度条件下的临界失效曲线。经过多次计算并验证薄弱杆塔以及薄弱单元分布情况,得到了薄弱位置的分布特点和规律。以发生覆冰倒塔事故的实际线路为研究对象,并以力学分析计算结果为依据,提出了有针对性地更换杆塔最薄弱处钢材以及在耐张段内薄弱处增加一基杆塔的线路改进方案。通过结构优化前后线路耐张段薄弱单元应力比值以及临界失效曲线的对比分析,证明了所提出改进方案的正确性和有效性。     

基于安全裕度的输电线路覆冰预测方法研究

针对输电线路覆冰灾害事故预测方法的不足,提出基于安全裕度的策略对输电线路的覆冰情况进行预测。通过对覆冰线路模型各种运行工况下的结构失效率数值计算数据的回归分析,得到杆塔的失效评定曲线图,并对其进行预测分析。选取华中某500 kV输电线路中薄弱的杆塔作为研究对象。建立3塔2线输电线路的有限元模型,在覆冰荷载和风荷载不同组合下进行力学仿真计算,对结果数据的回归分析验证了该方法的正确性。本文方法可为准确预测线路覆冰事故、制定防覆冰改造方案提供依据。     

均匀覆冰时重冰区110 kV直线塔关键构件的受力分析

高压输电线路覆冰导致倒塔、断线等事故严重影响电网的安全可靠运行,目前国内外对110 kV酒杯型直线塔在覆冰作用下的受力研究较少。以韶关重冰区110 kV输电线路为例,基于有限元分析建立了1:1比例的输电塔仿真模型,分析酒杯型直线塔在均匀覆冰时的力学规律。以30种风速和覆冰组合对酒杯型直线塔进行仿真,并根据节点位移和轴向应力大小分布得出杆塔的薄弱部位、节点位移与轴向应力随外界荷载的变化规律和杆塔失效判据曲线;最后,基于仿真结果和在线监测模型,提出了一种计算关键构件轴向应力和节点位移的方法。由仿真结果得到关键构件处节点位移和轴向应力的拟合式,并根据杆塔的失效判据将杆塔安全状态划分为安全、预警和危险来评估杆塔所受荷载程度;利用仿真结果、在线监测模型和在线监测数据能得出关键构件的轴向应力和节点位移。     

基于OPGW的输电线路覆冰广域监测方法

输电线路大多架设在野外,受自然灾害影响范围较大、程度较深,而覆冰灾害给电网带来的经济损失尤为严重。在分析现有覆冰监测装置的基础上,提出了基于OPGW的输电线路覆冰广域监测方法。该方法以OPGW光缆内部光纤作为传感器,采用光纤布里渊散射技术,结合覆冰广域监测原理模型,分析覆冰与线缆温度变化关系,利用有限元分析软件对OPGW覆冰与未覆冰状态的缆线温度变化进行了热力学仿真。为验证该方法监测的性能及可靠性,在覆冰实验基地进行了现场模拟挂塔试验,试验结果表明,基于OPGW的输电线路覆冰监测能够准确定位和识别覆冰区段与未覆冰区段,实现输电线路覆冰广域监测。     

输电线路覆冰监测系统应用现状及效果

分析了输电线路覆冰监测系统功能、实现手段,介绍了目前国内输电线路覆冰监测系统应用现状和在维护电网安全运行、应对大面积自然灾害方面发挥的作用和取得的效果。指出通过输电线路覆冰监测系统的实施,可达到记录现场覆冰过程;预警;为除冰融冰提供指导、辅助决策;降低人员工作强度;绘制电网覆冰分布图、为设计提供依据等功能。提出了今后建立和完善输电线路覆冰监测系统的工作重点。