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。     

基于应变分析的光纤复合架空地线覆冰荷载监测北大核心

根据光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)的结构构成特征,提出了基于应变分析监测光纤复合架空地线覆冰荷载的方法。建立了光纤温度、应变与OPGW覆冰厚度的之间关系的理论模型。研究分析了OPGW的应力、温度与其内部光纤的温度、应变之间的关系;试制了基于布里渊光时域反射仪的覆冰监测系统,搭建了仿真实验平台,验证了本文覆冰监测理论模型的准确性和适用性。将该方法应用于实际线路,通过对比其他覆冰监测数据验证了基于应变分析的光纤OPGW覆冰荷载监测方法的可行性和实用性。     

基于应变分析的光纤复合架空地线覆冰荷载监测

根据光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)的结构构成特征,提出了基于应变分析监测光纤复合架空地线覆冰荷载的方法。建立了光纤温度、应变与OPGW覆冰厚度的之间关系的理论模型。研究分析了OPGW的应力、温度与其内部光纤的温度、应变之间的关系;试制了基于布里渊光时域反射仪的覆冰监测系统,搭建了仿真实验平台,验证了本文覆冰监测理论模型的准确性和适用性。将该方法应用于实际线路,通过对比其他覆冰监测数据验证了基于应变分析的光纤OPGW覆冰荷载监测方法的可行性和实用性。     

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。     

基于光纤复合架空地线温度应变的分布式覆冰监测实验研究

通过光纤温度应变测量实际挂网覆冰监测试验,对挂网情况和数据进行详细分析,提出了光纤复合架空地线温度应变测量的分布式覆冰监测方法,论证了基于布里渊传感技术的OPGW分布式覆冰监测的可行性及存在的不足,并提出了解决该技术不足的技术方案。     

光纤布里渊传感在输电线路覆冰监测中的应用

分析了线路覆冰的原因及其造成的危害．介绍了利用光纤布里渊散射进行温度测量的原理。通过对光纤布里渊传感器2种主要方案的分析。提出了采用分布式光纤传感方案组建覆冰监测预警系统,以提高电网抵御覆冰灾害的能力。将该系统与现有的几种输电线路覆冰综合监测系统进行了比较,指出了该系统的优点及有待解决的问题。     

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.     

BOTDR技术在输电线路覆冰实时监测中的应用探讨

为了减少输电线路覆冰造成的事故,提出采用布里渊光时域反射（BOTDR）技术对线路进行在线实时监测,进而做到提前预警并获得线路覆冰后应力和温度资料,掌握覆冰规律,更好地维护电网安全运行。介绍了输电线路覆冰的形成机理,阐述了覆冰的成因及其造成的危害。分析了布里渊温度应变传感原理,对基于BOTDR的温度应变测量方案进行探讨,并同现有的几种输电线路覆冰综合监测装置进行比较,指出了系统的优点及有待解决的问题。     

基于小波变换的输电线路覆冰监测系统拉力值去噪技术研究*

覆冰监测系统能对线路覆冰情况进行实时监测,但受到终端老化、微气象、人为因素等噪声的影响,终端监测的拉力值不准确,造成覆冰厚度计算值与实际情况存在很大的偏差.为此利用覆冰监测系统无覆冰期间实际拉力值监测数据,采用小波变换算法,分别研究不同小波基函数、分解层数对信号去噪结果的影响.研究表明,选取sym4、db6小波基函数且分解5层时对监测终端拉力值这一特殊信号去噪具有较好的效果,去噪后折算出的冰厚与人工观冰之间的平均相对误差分别为8.83％、9.25％,可看出拉力值去噪后折算出的覆冰厚度值更接近真实水平.研究结论对线路抗冰能力排查及新建线路设计冰厚选择具有重大参考意义.     

基于STM32的输电线路覆冰监测系统及低功耗策略研究

为保障极寒天气条件下输电线路的安全运行，基于STM32微控制器研究了一种输电线路覆冰监测系统。采用高精度拉力、倾角传感器和微气象传感器采集数据，再将数据代入输电线路覆冰力学模型计算覆冰厚度，通过NB-IoT模块将覆冰厚度、拉力、倾角等9个参数上传至物联网云平台，用户可通过PC远程方式实时查询覆冰厚度等关键参数。为进一步降低输电线路覆冰监测系统的功耗，提出了一种间歇工作策略，分别测试了工作模式、低功耗模式和超低功耗模式下的系统功耗，实验结果表明，超低功耗模式下系统日均功耗为0.041 A·h，是工作模式日均功耗的9.47%，满足监测系统低功耗要求。     

南方山区线路覆冰在线监测数据特征分析与预测模型研究

我国南方山区由于地形气候的影响,易在冬季导致输电线路严重覆冰,进而给电网的安全运行带来巨大的挑战。因此通过对线路覆冰研究,总结出南方山区覆冰数据中的规律和存在问题,其重要性不言而喻。先从覆冰在线监测系统的原理入手,并针对南方某典型山区覆冰在线监测数据开展导线覆冰特征定量分析,总结出该山区在不同微气象条件下,各个气象参数组合对覆冰的影响的规律。最后,提出一种基于模糊逻辑和神经网络建立输电线路覆冰组合预测模型的方法。     

基于灰色支持向量机的输电线路覆冰厚度预测模型

为了降低输电线路覆冰事故对电网安全造成的严重影响,对输电线路覆冰厚度进行预测将能够有效地指导电网抗冰工作。提出了基于灰色支持向量机的输电线路覆冰厚度短期预测模型,分析了样本中脏数据的剔除及数据预处理方法,通过模型预测值与实测数据的对比验证了该模型的准确性和适用性,根据模型预测的线路最大覆冰厚度值对现场观冰、冰情预警以及开展交直流融冰提供策略指导。将该模型与传统的支持向量机和广义回归神经网络覆冰预测模型进行了对比,结果表明,该模型平均误差为0.325 mm,平均绝对百分误差仅为2.61%,适用于输电线路覆冰厚度短期预测。在易覆冰地区,应用该预测模型能够更好地指导输电线路抗冰工作。     

输电线路导线覆冰AMPSO-BP神经网络预测模型

输电线路覆冰严重危害电网安全运行,因此,有必要开展线路覆冰预测研究。随着人工智能技术的不断发展,其在电网覆冰监测中的优势逐渐凸显。现有的基于覆冰增长物理模型和统计回归模型覆冰预测方法,一定程度上实现了通过微气象等因素预测覆冰增长的效果,但大都针对短期覆冰周期,对数据采集频率有很高的要求,实际工程中实现较为困难。因此文章统计分析了重庆市送变电公司2015—2019年线路观冰数据,得到了西南地区高湿环境下输电线路覆冰特性及规律,并依据覆冰增长物理过程选取了工程可测量气象参数作为覆冰影响因素,提出了一种基于自适应变异粒子群算法(adaptive mutation particle swarm optimization algorithm,AMPSO)优化BP神经网络的人工智能覆冰厚度预测模型,优化了BP神经网络的权值阈值选取,优化后的模型在预测精度上要强于单一BP神经网络与已有研究中提出的小波神经网络,具有良好的工程适用性。     

辽宁电力系统冰区分级研究

将辽宁省近30年全部观冰站的覆冰厚度观测数据折算到标准状态下覆冰厚度进行高度和线径修正,利用克里格插值技术计算得到覆盖全省地理范围的覆冰厚度数据,对全省不同地区的覆冰数据利用极值模型进行重现期覆冰厚度计算,首次利用覆冰数据法得到不同重现期覆冰厚度分布图,并对基于不同气象参数的回归法覆冰分级进行了探讨。     

微气象条件下输电线路导线覆冰预测模型

覆冰作为一种特殊的气象条件,给架空线路的安全运行造成严重影响。首先对山区微气象条件下输电线路导线覆冰规律进行深入研究,并得到在不同微气象条件下,各个气象参数对输电线路导线覆冰的影响系数不同这样一个结论。随后,根据不同的影响系数对各个微气点进行建模,基于此,提出了一种基于神经网络及模糊逻辑算法的输电线路导线覆冰组合预测模型。计算结果表明,上述基于微气象区域条件的输线电路导线覆冰预测模型与以往的全局模型和单纯的BP神经网络相比,有更高的预测精度,其在实际中的应用也取得了良好的效果。     

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.     

基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量

提出以安装在杆塔上的工业摄像机采集的输电线路覆冰前后的图像为研究对象,对其进行图像灰度化、图像增强、图像分割等处理,通过摄像机标定将图像坐标转换为世界坐标,比较覆冰前后图像的边界轮廓来计算输电线路实际覆冰厚度的方法.通过实例分析证明该方法操作方便,误差较小,能够实现输电线路导线和绝缘子覆冰厚度的定量描述.     

计及气象因素时间累积效应的输电线路覆冰预测

现有基于机理的覆冰预测模型考虑因素众多,结构复杂,但仍存在预测误差。基于统计回归的覆冰预测模型则较少考虑时间累积效应,与实际情况亦有出入。因此提出了计及气象因素时间累积效应的输电线路覆冰预测模型。建立了气象因素下的覆冰厚度增长简易模型,分析了覆冰厚度随时间增长的关系。并进一步考虑不同气象因素对覆冰增长的影响,构建不同气象因素覆冰厚度增长程度指标。利用历史气象数据计算该指标并与覆冰厚度监测值组成训练集,采取SVM回归方法实现对覆冰情况的预测。通过算例对现有各方法与所提方法进行了对比,验证了该预测模型在精度等方面的优势。     

基于温度和倾角测量的供电线路覆冰在线监测研究

分析了常见供电线路覆冰在线监测方法的优缺点,重点介绍了倾角弧垂法监测覆冰的原理,并分析覆冰对供电线路导线刚度的影响,修正了采用倾角弧垂法计算覆冰量时的导线弹性系数。最后设计了基于温度和倾角测量的供电线路覆冰在线监测装置,设计时着重考虑降低运行功耗、保证数据准确性和提高运行稳定性。通过设计的监测装置所采集到的导线温度和倾角数据,结合基站采集的视频、气象信息,能够及时准确地反映供电线路的覆冰状态,保证供电线路的安全可靠运行。