超高压输电线悬垂绝缘子串激光除冰机器人构型设计研究

绝缘子是超高压输电线路上的重要装备,由于长期服役于高空、高压恶劣作业环境,以及冬季极端低温环境下会造成的绝缘子串覆冰不仅增大了绝缘子串的重量,而且还会影响绝缘子的电气绝缘性能,特别是绝缘子串上片与片之间所形成的冰凌会直接导致绝缘子片间短路,因此,去除超高压输电线路绝缘子串间的冰凌是保证输电线路正常运行的一项常规作业任务.提出了一种基于激光技术的绝缘子新型除冰机构及除冰方法,设计了激光除冰机器人的基本机械构型,通过无人机的复合,搭载激光装备实现绝缘子串冰凌去除作业,提出了相应的激光除冰作业运动规划,相比传统机械除冰、热融冰等方法,激光除冰作业是一种非接触式的除冰方法,其作业效率高,更适用于远距离除冰,对于超高压多分裂输电线路所处的野外复杂作业环境具有更强的实用性.最后,通过激光装备的2自由度偏转角的测试实验和不同作业方式效率及性能对比测试实验,验证了所设计的激光除冰机构能够无盲区地实现绝缘子串除冰作业,同时输电线路激光除冰的可行性最高,激光除冰机器人虚拟样机系统的研究对于绝缘子激光除冰机器人物理样机开发及其实用化研究具有重要理论意义与实际应用价值.     

架空输电线路激光远程融冰试验及分析

简要介绍激光除异物装置,模拟输电线路覆冰并使用1064 nm连续光纤激光进行定点照射融冰试验和扫描切割融冰试验。通过试验发现,激光装置具有一定除冰效果,但不适合大面积快速除冰,研究成果对激光除冰技术实用化具有一定参考价值。     

输电线路融冰闪络分析与防范

分析了输电线路悬垂绝缘子串融冰闪络的形成机理,总结了融冰闪络发生的季节(冬季和初春)、时间(一天中的11:00～14:00)、气象、绝缘子型式(瓷、玻璃绝缘子串的融冰闪络的概率远大于复合绝缘子的概率)等特点,提出了防止输电线路绝缘子发生融冰闪络的措施,如合理选择路径,使用大盘径绝缘子和采用V型或倒V型配置悬垂绝缘子。     

500kV输电线路绝缘子融冰闪络事故分析及应对措施研究

绝缘子融冰闪络已成为影响输电线路安全运行的一个重要问题,目前国内外关于双联绝缘子融冰闪络事故的分析还鲜见报道。笔者基于两次500 kV线路双联绝缘子融冰闪络障碍,分析了长绝缘子串融冰闪络的影响因素,研究了覆冰水由液态至固态相变过程中"晶释效应"对覆冰水中电解质和杂质重新分布的影响,分析了并联和间插布置及串长对绝缘子串融冰闪络电压梯度的影响,确定了交流500 kV输电线路融冰闪络电压梯度以65 kV/m为基数,针对I型和II型悬垂串,提出了采用改变布置方式和改造塔头等综合措施来防止长绝缘子串融冰闪络的建议。     

输电线路覆冰影响及除冰技术综述

对线路覆冰及其危害作一简要介绍,对近年来电力行业中有关覆冰区的监测和划分、高压输电线路直流融冰技术及装置、绝缘子防冰闪措施、防冰涂料研发防冰除冰新技术、新成果等进行综述。     

基于置信区间的高压输电线路融冰时间等权平均研究分析

导线的覆冰是我国南方地区输电线路常见的自然灾害,电热融冰技术是输电线路除冰的主要方法之一。高压输电线路的电热融冰是多物理场的非线性过程,融冰时间的长短受多种因素的影响,是关系到融冰效率的一个重要参数,本文用置信区间的等权平均对融冰时间进行分析研究,建立适合导线融冰分析的3自由度覆冰模型,确定出融冰时间的置信区间以及等权重平均值,并总结了覆冰厚度、导线温度、环境温度、以及对流换热系数等多种边界条件对LGJ-90/25、LGJ-300/40以及LGJ-500/45型雨凇导线等权重平均融冰时间的影响,为高压输电线路的融冰技术的应用和发展提供理论的分析方法和依据。     

基于紫外成像技术的110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据

为减少覆冰导致的输电线路绝缘子融冰闪络事故,对110kV输电线路覆冰复合绝缘子进行了融冰闪络试验研究。用紫外(UV)成像仪监测其融冰过程中的放电现象,并与泄漏电流在线监测装置记录的试验过程中的泄漏电流进行对比,发现融冰闪络过程中的泄漏电流与紫外图像存在对应关系。用紫外光子数作为检测绝缘子放电的特征量,提出了覆冰绝缘子放电过程紫外预警3区段法,即安全区、预警区及危险区。给出了110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据:当监测距离为6.5m时,若高压端有间歇性光子数突变现象,则视为进入预警区,在不同的增益情况下,根据放电情况判断是否给出预警。     

输电线路融冰过程监测系统的设计与实现

研发的基于GSM SMS和Zigbee网络的输电线路融冰过程监测系统,可同时监测线路微气象条件(温湿度、风速、风向、雨雪及气压等)、线路覆冰状况(覆冰导线的重力变化、绝缘子倾斜角、风偏角、导线舞动频率等)和运行导线状态(温度和电流)3方面信息,运行人员可根据这些监测数据进行线路融冰特性和温升特性的研究,从而实现了对融冰启动、融冰过程和融冰效果的自动监测。     

地线绝缘化对500kV威甘甲线耐雷性能影响理论分析

在中重冰区地线覆冰将影响架空输电线路的安全运行,地线除冰尤为重要。直流融冰是解决架空输电线路导线覆冰的有效措施,地线绝缘化是地线能够进行直流融冰的前提条件。地线绝缘化后其电气性能必须满足正常运行、融冰运行及线路防雷等的条件。笔者以500 kV威甘甲线地线绝缘化为例,介绍其地线绝缘化的方式,及地线绝缘化后绝缘子及绝缘子间隙的电气性能;利用EMTP仿真软件对地线间隙击穿与雷电流幅值的相关性进行了分析;理论计算威甘甲线地线绝缘化前后其保护角及雷击跳闸率的变化,得出因融冰需要地线绝缘化后500 kV威甘甲线耐雷性能变化不大的结论。     

220kV架空输电线路利用10kV系统融冰方式的探讨

分析了传统的利用110 kV系统电源进行220 kV输电线路短路融冰的不足.介绍了2008年冰灾期间长沙地调以10 kV系统作为220 kV架空输电线路融冰电源的成功实践,还提出了对630 mm2的大截面导线的融冰电源方案,最后对电网220 kV输电线路融冰方式提出了建议.     

高压输电线路耦合共振除冰技术分析

高压输电线路除冰是电网安全运行的有力保障,为提高线路的除冰效率,提出一种耦合共振除冰方法。重点对覆冰导线做动力特性分析和实验测试,计算分析圆柱形、椭圆形和扇形雨凇导线的共振除冰频率,并考察覆冰区域应力分布,通过与实验结果比较发现,覆冰导线共振产生的应力大于覆冰破碎强度,论证了该方法的有效性和可行性,为输电线路耦合共振除冰提供参考依据。     

超高压输电线路直流融冰过程中接地故障定位技术

直流融冰技术是解决超高压输电线路覆冰问题的有效方法。由于融冰过程中冰水的掉落易导致输电线路的单相接地故障,研究了融冰线路的故障定位方法,以保障融冰过程的顺利进行及融冰设备的安全运行。首先对直流融冰系统的组成及整流器拓扑结构、控制策略进行了介绍并搭建了融冰系统的详细仿真模型。针对定电流控制方式下直流融冰线路的单相接地故障,通过对沿线电压分布的深入分析,提出了基于贝瑞隆模型的直流融冰线路接地故障定位方法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对融冰线路故障进行了仿真验证,结果表明该方法能够实现融冰线路接地故障的快速准确定位。     

电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述

介绍了近年来世界范围主要冰灾案例。综述有关电网应对冰灾影响的文献资料,认为开展电网冰灾综合防治体系,主要包括以下3个层面：一是在覆冰严重的重要线路推广使用覆冰监测预警系统,分析电网安全风险,提高电网防冰抗冰的灾害预防能力。二是适当提高潜在的重冰地区输电线路的设计标准,针对不同的区域,除应用成熟的“过电流融冰＂和＂直流电流融冰法＂等方法外,开展基于新技术、新材料的抗冰防冰措施研究,因地制宜采用抗冰融冰技术。三是建立完善的电网恢复决策支持系统,当输电系统遭遇冰灾时,能有效地整合资源,修复电网,迅速地恢复电力供应。     

一种5kHz逆变串联型高频激励融冰电源及其控制策略研究

输电线路覆冰会危害电力系统安全稳定运行,高频激励融冰作为一种新型的融冰方法,具有可在线融冰的技术发展前景。高频激励电源是该融冰技术的核心装置,文中研究了一种5kHz高频激励融冰电源。通过H桥功率单元模块串联实现大功率的输出,采用载波相移调制技术降低开关频率,增大逆变器的输出电压及功率。提出了一种在双闭环控制的基础上增加一个电压幅值外环的控制方法,有效地改善了系统的动态性能和稳定性,消除了系统静差,得到了良好的输出波形。仿真验证了高频激励电源设计及其控制方法的可行性。     

冰灾天气下架空线路倒塔断线风险评估

架空线路大规模倒塔断线故障是冰灾天气下电网基础设施受损的主要方面,对其进行可靠性建模与风险评估是制定电网除冰策略、布置电网安全防御系统的重要依据.针对冰灾天气下架空线路的群发性倒塔断线问题,建立了架空线路冰风荷载停运风险的可靠性模型.根据冰灾天气下外部气象信息的恶劣程度,评估电网运行可靠性,及时给出电网的运行风险测度与倒塔断线的经济损失.     

电力架空线路覆冰雪的国内外研究现状

总结了国内外电力覆冰雪的研究现状,包括线路覆冰雪造成的危害,以及覆冰雪与气象因素之间的关系、覆冰雪增长预测模型、冰雪在线监测、线路除冰技术等方面的研究成果。文章还介绍了作者研发的输电线路冰雪在线监测系统的实际运行效果,并重点分析了转移负载法、短路法、交直流电流法等几种常见热力除冰方法的适用条件。     

输电线路覆冰阶段性防御策略

根据覆冰形成和发展的物理过程,提出了冰灾发展过程的 3 个阶段理论:迎风面覆冰阶段、冰壳覆冰阶段和冰灾阶段,分析了各阶段的特点,并提出了冰冻前调度潮流抗冰和冰冻后利用直流电源融冰的构想。设计了冰灾综合防御框架,并介绍了构成框架的预警信息系统的功能,提出了融冰装置设计的要求和融冰过程中要遵循的 3 个约束条件。     

雪峰山自然环境试验站覆冰试验技术

人工模拟环境下的覆冰形态与自然环境下的实际情况存在一定差异,建立自然环境覆冰试验站并开展输电线路覆冰机理、冰闪特性、覆冰监测及预警技术、防冰除冰新技术等研究对保障电网安全具有重要作用。重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室建立了雪峰山自然覆冰试验站;通过在不同位置架设多基铁塔实现了导线、绝缘子等不同大气结构物的安装;采用试品与悬挂点之间安装拉力传感器并结合气象参数测量仪实现了对各种试品覆冰过程的监测;架设专用试验电源线并配置交、直流和冲击电源装置实现了输电线路绝缘子自然覆冰电气试验方法及覆冰闪络特性、输电线路融冰、脱冰、除冰技术等的研究。3 a多的运行证明雪峰山自然覆冰试验站具备开展输电线路覆冰试验的能力,自然环境气象参数不可控且无规律可循,大气结构物覆冰随时间增长而呈非线性关系,采用合理的措施能实现输电线路防冰、除冰。雪峰山自然覆冰试验站的建立为电力系统开展防冰减灾相关课题研究创造了良好的试验平台。     

南方电网直流融冰技术研究

极端气候条件引起的输电线路覆冰导致输电 线路和杆塔的严重损害,这使得快速恢复送电变得 非常困难。为了防止这种情况的再次出现,进行输 电线路的融冰是一种很好的方法。与交流融冰法不 一样,在一定的环境条件下,直流融冰所需要的电 源容量仅决定于需要融冰线路的直流电阻和导线长 度。通过对南方电网各电压等级架空线路直流融冰 参数进行仔细分析和计算,提出了适用于南方电网 的交流输电线路的直流融冰技术方案,同时也对南 方电网直流输电线路和接地极引线的保线和融冰技 术方案进行了分析计算。     

基于不可控整流移动式直流融冰装置的研究

针对湖南电网输电线路的冰冻灾害,提出了基于不可控整流的直流融冰技术,并研制了移动式直流融冰装置,可实现0～150km各种线型的输电线路融冰,解决了输电线路线型复杂、长度不等的融冰问题.移动式直流融冰装置对长沙向阳变电站110kV向黄I线进行了现场试验,该导线型号为LGJ-185,长度为12.626km,施加603A电流...