特高压输电线舞动监测技术研究

针对现有输电线舞动测量精度不高、数据传输量过大等局限性,在现有微位移测量的微波比相测距技术工作的基础上,提出了1种基于智能天线、扩频技术的特高压输电线舞动监测方案,并对系统的工作原理进行了详细阐述。方案中智能天线对安装在特高压输电线上的多个无线电信标的空间角、距离信息进行监测,利用角度和距离信息计算获得特高压输电线舞动量。针对多信标的空间角估计需求,提出了1种基于平面阵的酉-旋转不变参数估计的改进算法,并对算法进行了仿真分析。仿真结果表明,提出的算法可以精确估计信标的角度信息,结合微波比相测距技术得到的距离信息,可对特高压输电线舞动进行高精度实时监测。     

基于 MIMU 的输电塔损伤检测研究

为了进行输电塔结构损伤程度及损伤轴向检测,从而缩小检测范围并实现高效低成本的精准损伤定位,提出了一种基 于 MIMU 的输电塔结构损伤检测方法。 基于输电塔结构角度出发,利用 MIMU 微惯性测量系统监测输电塔结构变化,结合结构 熵构建平动、转动熵矩阵,然后基于熵距及变异熵的损伤指标检测输电塔结构的损伤程度及损伤轴向,最后设计多种工况下的 模拟输电塔和在役输电塔实验验证该算法的合理性。 结果表明,衡量损伤程度的熵距指标的计算值与理论值误差低于 3%,可 有效检测结构的损伤程度;衡量损伤轴向的变异熵指标较未损伤轴向高出 20% ~ 53. 9%,可有效检测结构的损伤轴向。 该方法 可为桁架结构损伤检测提供现实依据。     

基于应变监测数据的输电杆塔疲劳寿命预测

环境荷载对输电塔结构杆件的损伤和疲劳寿命具有显著影响,然而目前针对输电塔杆件进行实时应力监测并据此进行数据分析、性能评价和剩余寿命预测的研究较少。为此,对自然环境下某输电塔的关键杆件进行长期的应变监测,对其应变数据进行演变分析。基于雨流计数法和连续损伤动力学的疲劳损伤模型理论,提出输电塔杆件疲劳寿命计算方法。考虑输电塔不同部位的受力状态和重要程度,确定输电塔不同部位杆件寿命计算的权重系数,进而建立输电塔整体剩余寿命的计算模型,结合实测数据计算该输电塔典型部位杆件和整体结构的剩余寿命。研究表明:输电塔结构整体疲劳寿命满足工程需求;塔腿部位主材和1/3高度处主材的疲劳寿命相对较短,在健康监测以及疲劳破坏分析研究中需要重点关注。     

输电塔-线体系的舞动及风振控制

输电塔-线体系具有高柔特点,风振作用显著,为了研究输电塔-线体系的舞动机理和优化输电塔风振控制方案,基于ANSYS建立了输电塔-导地线-绝缘串的塔线耦合体系非线性有限元模型,提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转3方向舞动和输电塔风振分析的方法;编制了风速场模拟程序,进行了输电塔-线耦合体系的舞动及风振仿真...     

塔线耦合作用对输电塔线风致响应的研究

由于输电线路具有传输线路长、易受周围环境影响等特点,因此输电塔线的风致响应一直是一个研究热点问题.而输电铁塔与导线具有一定的耦合作用,当输电塔线收到风荷载的作用时,该耦合作用可能会对输电塔线产生不利影响.为解决上述问题,本文重点关注了输电塔线耦合作用对最不利风向的影响,并进行了仿真计算,本文所得结论对后续输电塔线风致响应提供了一定的理论参考.     

华东电网500 kV任上5237线飑线风致倒塔事故调查分析

强风暴是对输电线路威胁最大的一种自然灾害,强风暴导致的高压输电线路和输电塔破坏的事故时有发生。作者首先介绍了华东电网500 kV任上5237线飑线风致10基输电塔连续倒塔事故的现场调查结果,按照输电塔倒塔的严重程度对杆塔进行了分类;分析了飑线风的破坏特性及其对输电线路的危害。对输电塔倒塔的原因进行初步分析后认为: 特大飑线风是造成这次输电塔倒塔的主要原因;输电塔抗风设计规程中横隔面的布置数量不足,导线与输电塔之间的风动力耦联作用也不容忽略。     

强风作用下输电塔风致倒塔机理和抗风加固方法探讨

输电塔线体系是一种风敏感结构体系,在强风作用下的输电塔的破坏事故时有发生.通过调研输电塔线体系在强风作用下的倒塔情况,分析了输电塔线体系的抗风薄弱部位和倒塔机理.采用规范方法进一步分析了输电塔倒塔原因.对输电塔的薄弱部位进行了加固处理.研究表明,通过在输电塔的薄弱部位进行加固处理后,其抗风能力得到了显著增加.     

基于ANSYS/PDS的覆冰荷载下高压输电塔可靠度分析

以2008年初南方雪灾致输电塔倒塌为背景,用现有输电塔设计规程作为标准,建立了某输电线路的一塔两线体系精细化有限元模型.考虑输电塔构件尺寸、材料性能及输电塔本身所受荷载的随机性,采用蒙特卡罗有限元法(ANSYS/PDS)进行可靠度设计,分析计算了覆冰厚度4种工况下输电塔的可靠性.结果表明:随覆冰厚度的增加,输电塔的失效概率随之迅速增大;输电塔的强度失效概率远大于刚度失效概率,覆冰荷载是造成强度失效的主要原因,而风荷载是造成输电塔刚度失效的主要原因;如果参考建筑结构构件的目标可靠度指标,现有输电铁塔在目前设计覆冰条件下并不能满足要求.     

基于高频天平测力试验的特高压输电塔等效风荷载研究

以建设中的向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为背景,针对输电塔风致响应复杂的特点进行高频天平测力试验。利用高频动态测力天平基本原理,考虑输电塔截面收缩的影响,给出输电塔气动模型的模态修正系数;并对输电塔等效风荷载进行研究,分别计算了输电塔的背景响应和共振响应。计算结果表明,基于高频天平测力试验的修正振型法能较好地计算输电塔结构的风振响应及等效风荷载,是对高频天平测力试验局限性的一种可靠方便的扩展。     

基于压缩感知的特高压输电塔实时监测系统数据传输方法研究

特高压输电塔形成的强电磁场干扰及所处的野外恶劣自然环境严重影响无线传感器网络的数据传输质量,造成了无线传感网络通信数据溢出、误码率增加等问题,文章以基于无线传感器网络构建的特高压输电塔实时监测系统为基础,对无线传感器网络在强电磁环境下的通信特性进行了研究,提出了一种基于压缩感知理论的低信噪比信道编码传输方法（ LSCC ）,该方法对测量矩阵进行了改进,并在信道删除概率的基础上自适应调整信息发送的比特量,减少重构所需测量值个数。实验验证表明,低信噪比信道编码传输方法降低了特高压输电塔强电磁场引起的信道干扰带来的数据溢出率11．29％,有效地增强了输电塔监测系统的实际应用性能。     

特高杆塔的多波阻抗模型设计及雷击暂态特性分析

在特高杆塔遭受雷击的暂态过程中波过程占主导地位，因此特高杆塔的防雷设计与普通杆塔有本质区别，传统杆塔模型也不能套用在特高杆塔雷击暂态特性计算中。文章对国内外已有波阻抗杆塔模型做简要介绍，并在此基础上提出一种新的改进特高杆塔波阻抗模型，该模型考虑到塔身不同处波阻抗不同，将塔身分为多段分别计算波阻抗值。对雷击时暂态过程的分析说明新波阻抗模型更符合雷击时的实际情况，并应用该模型仿真分析了波阻抗、接地电阻及避雷线对特高杆塔雷击暂态特性的影响，为特高杆塔防雷设计提供了参考依据。     

Effect CF Power Lines on AM Radio Broadcast Radiation Patteins

A power transmission line can create distortion of the radiation pattern of a nearby AM radio broadcast antenna array. Techniques have been developed to study this effect and remedial measures are proposed to minimize it. Three types of tower stubs have been tested. These consist of lengths of wire connected to the tower near the top and terminated near ground with capacitors that are tuned to the desired frequency. The effectiveness varies with the complexity of the stub. Two types of skywire stubs were also tested. These were difficult to tune, difficult to test and perhaps not as effective as tower stubs. Isolating the skywire fran transmission towers remains the least expensive but least predictable remedial measure. A systematic masurement technique for verifying the effects of remedial measures is presented.     

青藏直流联网工程多年冻土地区杆塔基础的地温与变形监测分析

由于青藏高原多年冻土恶劣的工程地质条件,给青藏直流联网工程建设和运营带来了巨大的技术和经济难题。对工程沿线不同冻土类型、不同杆塔基础型式以及有无热棒处理措施的8个地段、10个基塔进行了地温和变形监测,并基于监测结果,分析了冻土地区杆塔基础地温和变形的变化规律和影响因素,预测了其在全球气候变暖条件下的长期稳定性,为冻土区杆塔基础的设计和稳定性研究提供基础数据。     

基于新型阵列配置的机载MIMO-SAR下视三维成像性能研究

阵列天线机载MIMO-SAR三维成像技术是获得SAR三维高分辨率图像的重要方式之一。通过研究跨行向阵列天线收发单元的配置问题,提出了一种新型的机载MIMO-SAR阵列天线配置方法。分析了机载MIMO-SAR下视三维成像的成像几何、等效相位中心误差和三维SAR回波信号模型。通过等效后的天线方向图证明了该阵列配置方法可以获得良好的指向性,通过一种下视三维成像算法进行仿真,证明了该新型阵列配置的机载MIMO-SAR三维成像模型能够获得更好的成像性能。     

基于SIW的宽角度波束扫描CPW-CTS天线阵设计

本文基于基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)提出了一种具有宽扫描角度的连续横向枝节(continuous transverse stub,CTS)频扫天线阵.沿纵向周期排列在共面波导馈线(coplanar waveguide,CPW)上的SIW结构CTS阵列向空间辐射电磁波.提出一种新型宽带CPW慢波结构作为天线阵的馈线,用以增大相邻天线单元之间的相位差,在8.6～13.7 GHz频带内,相位变化范围在89.3°～-83.3°,从而使天线阵主波束随频率实现大范围扫描.为了减少天线阵的后向辐射,在其背面1/4波长处加反射板.设计了一个4元SIW结构CPW CTS天线阵,利用全波仿真软件HFSS进行了分析.结果表明,在8.6～14 GHz频带内天线阵反射系数小于-10 dB,随频率增大实现E面-40°～56°的扫描,在各方向上的最大增益在9.8～12.3 dBi.     

特高压输电线路在短波段的二次辐射简化算法

特高压架空输电线路的架空地线通过避雷器与杆塔连接,杆塔与地线没有构成闭环,单个杆塔可看作独立的天线元考虑,据此提出了用单个杆塔的二次辐射场推导出杆塔成列影响的计算方法以简化特高压输电线路的二次辐射场。该法首先利用阵列的概念推导了不等比幅值等相位差各向同性的天线阵列影响系数,并且考虑杆塔间的互耦干扰对阵列影响系数进行了修正;然后用NEC电磁仿真软件计算了单个杆塔对近场的二次辐射,并乘以阵列影响系数得到了整条输电线路的二次辐射场;最后,对照实际线路建模的二次辐射场计算值,给出了这种简化计算方法的误差水平,确定这一简化方法在保证高效计算的同时有足够的精度。     

大跨越特高杆塔线路防雷设计中EGM的应用

为确保大跨越特高杆塔的耐雷可靠性,在经典电气几何模型(EGM)的基础上,利用击距理论计算了线路等效受雷宽度,并利用改进的电气几何模型计算了大跨越特高杆塔线路的绕击跳闸率。计算中分析击距公式、击距系数、雷电先导入射角对线路受雷宽度和绕击跳闸率影响的结果表明,在大跨越特高杆塔线路的情况下,利用击距法计算的受雷宽度远远小于规程法所得结果,击距系数越大,线路受雷宽度越小,EGM法计算所得绕击跳闸率相应越小。计算结果可为设计线路部门提供依据。     

悬吊式特高压直流滤波电容器组塔架抗震性能分析

依据电力设施抗震设计规范,采用有限元分析软件,对特高压直流输电工程换流站直流场悬吊式特高压直流滤波电容器组塔架建立仿真模型,对模型进行动力计算分析,以计算结果为基础对电容器组塔架进行抗风动态载荷机械强度和地震强度的校核,确保设计的电容器组塔架满足抗震性能相关要求。     

计算特高杆塔雷击响应的感应电荷准静法

雷击杆塔引起的过电压是导致输电线路事故的原因之一 ,需要尽量准确估计 ,而特高杆塔系统上传播的雷电波是球面波 ,为避免建立等效电路的困难建立了雷击杆塔、地线、导线系统响应分析的数学模型 ,提出了感应电荷准静法 ,用电磁场理论确定绝缘子串两端电压。分析对位参考点和分流问题后提出了新计算分流系数法。研究发现杆塔电位包括可变的抵消分量和雷电单极电荷引起的恒定分量两部分。感应电荷准静法计算杆塔模型的冲击响应与NEC 2的计算结果基本一致。