振动频谱法在架空输电线路张力检测中的应用

采用振动频谱法实现了架空输电线路导线张力的间接测量。首先,对线路微风振动理论进行了分析,并对导线张力与其振动频谱关系理论模型进行了研究;进而研发了线路振动检测系统,将其从结构上分为振动检测与通信子系统,便携式信息采集子系统和上位机综合分析系统,并对各子系统进行了性能优化以提高系统稳定性;搭建了线路张力检测系统,并对该系统传进行了校准;最后,对架空线路进行了实测,并对所得数据进行了分析。结果表明,所开发的振动检测系统能够稳定、准确地测量线路振动信号,振动频谱法能够较好地估计线路张力,有望成为传统应力测试方法的一种有效替代。     

基于振动频谱机理的架空输电线路张力检测方法

介绍了采用振动频谱分析法实现线路张力的间接测量。首先,分析了导线微风振动的原理,讨论了导线张力与其振动频谱相关性的理论模型。在此基础上,搭建了导线张力和振动信号同步测试系统,校准了张力测量系统,设计了振动测量系统。根据架空输电线路的实测结果,采用小波分析对信号进行了降噪处理和分析。结果表明,振动频谱法能够对架空输电线路张力提供较好估计,适合在线监测使用;导线横向水平振动时,频谱分布与理论计算结果存在差异,其一阶振动本征频率相对变小,认为对于多股绞合导线,大振幅振动产生较大阻尼力,消耗风能输入功率,降低了振动频率。     

基于压电式加速度计的导线微风振动传感器设计

输电线路导线的微风振动往往会造成线路断股、断线、金具脱落等危害,传统的在线监测方法多采用暴露在户外的传感器,容易受恶劣气候的影响降低长期稳定性。文中针对这些问题,开发了基于压电式加速度计的输电线路微风振动在线监测系统,首先,通过安装在导线上的基于压电式加速度计的微风振动传感器采集导线的振动加速度,并通过快速傅里叶变换(FFT)、频域积分等方法得到振动频率和振动幅值;然后,通过Zigbee无线模块发送到安装在杆塔上的状态监测装置;最后,通过GPRS的通信方式将数据发送到省网公司监控中心。结果表明:利用基于压电式加速度计的微风振动传感器系统可以准确测量振动频率为1~150 Hz,振幅为0.1~1.5 mm的振动信号,并且通过振幅法计算的导线动弯应变值,也可以达到输电线路通用技术规范的基本要求。同时,文中设计的微风振动在线监测系统具有易安装、测量范围宽等特点,因此,该传感器为输电线路微风振动监测结果的准确可靠提供了有力的技术支持。     

动态提高输电线路输送容量技术的导线温度模型

现有检测导线温度的方法存在计算困难、精度偏低且不稳定等问题。导线的温度除了受负荷影响外,还受风、日照等气候条件的影响,并且与导线张力也有关系。文中通过现场试验,研究了导线温度与负荷、导线张力及气候等因素的关系,并将非线性问题转化为线性问题,通过统计学的回归方法,建立了多因素共同决定的导线温度数学模型。对一条已安装动态提高输电线路输送容量（DLR）系统的110 kV线路的现场运行数据进行了分析验算,验证了该方法计算导线温度的有效性和实用性,同时也说明文中建立的数学模型能够较准确地描述线路运行参数与气象条件变化之间的关系,对研究线路的运行参数和运行状态具有指导意义。     

输电线路导线微风振动在线监测技术

为有效避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故,设计了一套微风振动在线监测系统来实时监测导线的微风振动信息。系统采用悬臂梁式传感器测量导线的弯曲幅度,并根据弯曲幅度,采用峰峰值法和快速Fourier变换(FFT)等方法,计算出导线振动的频率与振幅以及导线的动弯应变。研究表明,悬臂梁式传感器可以准确测量频率1～150Hz的小幅振动信号,峰峰值法可以准确计算出导线微风振动的振幅,而快速Fourier变换可以准确计算出导线振动的频率。根据研究结果可知,该系统采用的测量方法和建立的数学模型可以准确计算出导线的动弯应变值,并能实现输电线路疲劳故障的预警。     

输电线路微风振动传感器设计

微风振动是架空线路时常出现的现象,长期振动会造成导线断股断线、金具脱落等危害。针对现有微风振动在线监测传感器测量误差较大的问题,设计了一种微风振动在线监测数字传感器,传感器在采用悬臂梁式位移计的基础上,将线性回归的方法和BP神经网络算法应用到传感器的非线性标定当中,并进行了传感器标定实验。研究表明,线性回归的标定算法比神经网络的标定算法精度更高,标定后最大相对误差为1.93%。根据研究结果可知,微风振动传感器由频率不同带来的非线性误差,可以采用线性回归的方法进行补偿,能够提高传感器的测量精度,从而能为导线状态检修提供更加可靠的参考依据。     

基于FBG的输电线路微风振动在线监测方法

输电线路导线和地线振动往往造成线路断股断线、金具脱离等危害,现有的导线微风振动监测装置采用互感取电方式供电,而地线监测装置采用电池供电,使用寿命较短,且易受电磁干扰、雷击电流的影响。针对这些问题,开发了基于光纤光栅（fiber Bragg grating,FBG）传感器的输电线路微风振动在线监测系统,系统采用悬臂梁结构的光纤光栅传感器测量地线振动时反射光的波长变化,并通过OPGW/OPPC将光信号发送至变电站的光纤光栅解调仪,再通过安装在变电站的状态监测装置计算出导地线的动弯应变、振动幅值以及振动频率。系统可以实现地线微风振动的无源测量,不再存在电源供电的问题。此外,结合光纤光栅传感器抗电磁干扰、精度高的特点,提高了系统的稳定性和可靠性。     

输电线路微风振动监测与分析系统设计

微风振动是导致线路损伤的主要原因,分析微风振动以及进行有效监测对于保障输电线路安全稳定运行尤为重要。为此,基于反装振幅法设计了一种输电线路微风振动监测与分析系统,能够有效分析导线疲劳损伤程度和剩余寿命,现已成功投运于多条输电线路。     

微风振动下导线接续管动弯应变与疲劳仿真分析及试验验证

以钢芯铝绞线接续管为研究对象,建立了接续管受压接残余应力影响下的微风振动与疲劳寿命数学模型,并对该数学模型对应的物理模型进行了仿真分析.利用高频疲劳试验机对导线施加疲劳载荷,同时记录相应的动弯应变数据来验证仿真分析的结果.仿真结果表明:压接残余应力影响下的疲劳源区存在较大的动弯应力幅值,接续管及其出口处导线表面的动弯应变随着远离线夹出口与振动波节点而逐渐变小;疲劳寿命主要受压接位置影响,适当控制压接条件可减少微风振动带来的疲劳损伤、提高接续管使用寿命.     

架空输电线路运行和故障综合监测评估系统

为了有效预防和减少线路事故,提高线路运行和管理水平,设计了一个统一的应用平台构建架空输电线路运行和故障综合监测评估系统对线路主要运行状态和故障情况进行在线监测、实时分析和综合评估。该系统通过安装在现场的数据采集终端和控制中心的监控主站对输电线路的导线、杆塔、绝缘子等设备进行全方位实时监控,可根据需要灵活配置实现绝缘子污秽、零值绝缘子、导线弧垂、导线温度在线监测及线路危险点实时视频监控、线路故障检测和定位等多种功能。输电线路运行和管理部门通过对系统各类监测数据的统计分析,能及时掌握线路关键运行状态的变化,为输电线路的状态检修奠定坚实的基础。     

超/特高压同塔多回输电线路脱冰跳跃动力响应分析

为了明确超/特高压同塔多回输电线路的覆冰动态特性,采用有限元方法分析了其脱冰跳跃动态响应。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了导/地线-绝缘子及铁塔-导/地线-绝缘子体系的脱冰跳跃精细化数值分析模型。以1 000 kV交流双回、500 kV交流双回同塔多回输电线路和±800 kV直流单回、500 kV交流双回同塔多回输电线路为例,考虑塔线耦合效应、脱冰位置、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下系统的脱冰跳跃分析。结果表明:当铁塔较高时,塔线耦合作用对导线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响不大,对地线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响较大;边档脱冰产生的纵向不平衡张力明显大于中档脱冰。最后,对导/地线脱冰跳跃纵向不平衡张力百分比取值进行了如下建议:1 000 kV导线及±800 kV导线取10%;500 kV导线取20%;地线取100%。     

自阻尼条件下架空输电导线风振功率研究

为了掌握线路的振动状态,保证线路安全,需要确定大跨越架空导线的风振功率曲线。应用Slethei风能曲线、Diana 风能曲线和导线AACSR-400自阻尼特性的试验结果,得到了该导线的风振平衡点和风振功率点的数据。对导线AACSR-400风振功率点的计算结果表明,在确定风振平衡点时,Diana 风能曲线优于Slethei风能曲线。     

输电线路架空地线防振锤滑跑的分析

为了减少架空输电线路架空地线防振锤滑跑对线路安全运行的影响,降低故障的发生率,通过深入分析输电线路架空地线防振锤滑跑缺陷,结合工作实际,制定并改进了应对措施,研制了专用的消缺工器具。     

光栅振动解调技术在输电线运动监测中的应用

实现对电力线运动状态的实时监测和预警为建设坚强智能电网提供了重要保障.文章介绍了国内外高压输电导线运动研究现状及监测技术并分析了其技术的不足.提出基于光纤光栅振动传感器解调技术的架空输电线运动状态监测方法,并给出基于此解调方法的输电线路运动状态监测系统的组网图,最后提出该解调方法和监测系统需解决的问题.     

Vibration damping required for overhead lines

Transmission line engineers have sought an easy method for evaluating if external dampers are required on any new transmission line. In the past this question has been given to the damper manufacturer who has a vested interest in a affirmative answer. For single conductors (and for bundled conductors) the vibration level of a power line conductor is the result of a complicated aerodynamic process in which energy is taken into the motion from vortex action on the lee side of the conductor. The amount of energy taken in is a nonlinear function of vibration amplitude, frequency, conductor diameter, and wind speed. The amount of energy taken out is a nonlinear function of vibration amplitude, frequency, conductor mass, conductor tension, and a certain friction constant that varies from conductor to conductor. It is known that a small amount of vibration is allowed without endangering the conductor. This has been called the IEEE limit loop velocity, and is numerically equal to 200 mm/second. This paper explains a simple procedure, applicable to single conductors, which calculates a comparison of energy in vs. energy out. From this process it is shown how to select the initial tension in the conductor so that no external dampers are required     

架空线路在线监测系统建设及运行分析

介绍了架空线路在线监测系统的原理及导线测温装置、气象监测站、主站系统的功能结构和主要技术参数,提出在线监测系统建设方案,完成工程安装和投运,并对架空线路实时监测参数进行分析。 认为建设架空线路在线监测系统为实施输电线路动态增容和安全运行提供一个全新的技术手段,在线监测系统的应用必将提高线路运行维护水平和输电设备利用率。     

基于随机森林算法的架空输电线路状态评价方法

对电网中架空输电线路进行准确的状态评价可以有效降低故障率,提高系统的供电性能。该文提出一种基于随机森林算法的架空输电线路状态评价方法。首先,通过对架空输电线路状态的影响因素分析,以线路8个单元选取的状态量和特殊情况状态量构建了包含79个状态量的架空输电线路状态量体系。其次,基于随机森林算法,构建了架空输电线路状态评价的多棵子决策树组合分类模型。然后,通过优化决策树数目和随机特征变量,提高随机森林算法分类性能和计算效率。最后,以某市110 kV电压等级架空输电线路实际数据进行实例分析。结果表明,采用该方法可实现架空输电线路状态的准确评价,从而为区域电网的运行调控提供决策支持。     

基于贝叶斯网络的架空输电线路运行状态评估

为了详尽及时地掌握架空输电线路的运行情况,提高线路运行的可靠性,提出了一种基于贝叶期网络的架空输电线路运行状态评估方法.贝叶斯网络可以灵活地表示变量的随机不确定性和相关性,还能方便地进行不确定性推理.基于贝叶斯网络建立的架空输电线路运行状态数学模型,不仅能够得出架空输电线路及其各部件的3种运行状态的状态概率,而且还可以动用贝叶斯网络的双向推理技术方便地求解架空输电线路各部件对整条线路运行状态的影响,得出整条架空输电线路的薄弱环节,通过实例计算表明了此方法的有效性和实用性.