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。     

智能输电线路信息采集与状态监测系统

随着我国智能电网的规划与实施,有必要利用各类传感器对输电线路各类数据进行采集和监测。针对输电线路的导线、绝缘子以及杆塔三个部分,分析智能输电线路各类数据的采集与监测,包括覆冰监测、温度检测、舞动监测、振动监测、污秽监测、风偏监测、防盗监测以及倾斜监测,建立了智能输电线路在线状态监测系统,以保障整个电网安全稳定运行。     

架空输电线路覆冰在线监测系统的开发与应用

针对现有输电线路覆冰监测手段存在的不足,开发了1种新型输电线路覆冰在线监测系统。该系统由高电位在线监测装置、低电位在线监测装置、自动气象站、传输网络及主站系统等组成,通过实时采集环境微气象数据、导线特征数据及线路走廊图像数据,计算出导线等值覆冰厚度;结合覆冰图像信息及现场微气象数据,实现对线路覆冰情况的预警。通过在某500 kV输电线路上实际应用,证明了该系统对输电线路覆冰监测预警的有效性。     

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。     

基于多传感器数据融合的输电线路杆塔稳定性监测系统研究

输电杆塔运行环境复杂,频繁受到外力破坏,为有效对输电线路杆塔稳定性进行在线监测,采用了多传感器数据融合的信号检测方法,分别采用了多个振动传感器和倾角传感器将检测结果和检测数据进行融合,对输电线路杆塔稳定性做出判断。其中检测系统电源通过感应卡环取电。实现多个传感器不同角度的分布,有效识别出输电线路杆塔振动倾斜情况。检测得到的结果通过检测系统GSM短信发送给输电线路相关的运行维护人员,同时上传到监控中心的服务器。故障模拟运行试验表明该方法能实现输电线路杆塔稳定的早期预警。     

南方覆冰灾害造成输电线路倒塔原因及策略的研究

2008年初,南方发生罕见的覆冰严重自然灾害,导致输电线路严重覆冰,发生了大面积倒塔长时间停电事故。对倒塔原因从覆冰、微风振动、舞动、杆塔受力等方面进行综合分析和研究,提出采取建立健全防御极端气象灾害体系和机制;遵守普遍性和特殊相结合科学适用原则,划订重冰区域,对重冰区域特高危、高危的输电设备适当提高设防值等防治对策和各种防覆冰及除冰的具体措施。     

覆冰工况下耐张塔失效预警技术研究

输电线路覆冰在我国经常发生,对输电线路的安全稳定运行构成极大的威胁。以某实际500 kV耐张塔为例,提出了基于线路绝缘子串拉力测量系统和有限元方法对覆冰工况下的耐张塔失效进行实时预警的方法。给出了绝缘子串倾角的理论计算方法,经与实测数据对比,验证了该方法的可靠性。分析了不同覆冰工况下杆塔的薄弱位置,给出了杆塔的应力应变分布及临界失效曲线。由该曲线可知,小号侧拉力一定,大号侧拉力过大或过小都可能由于不平衡张力过大导致杆塔失效。最后对杆塔进行了不均匀脱冰工况下的失效分析。本文方法有效结合了工程实际,对于小风速地区覆冰工况下的耐张塔失效预警研究有一定指导意义。     

输电线路杆塔倾斜度在线监测系统

为能及时获取杆塔倾斜状态信息,防止杆塔倾斜造成倒塔、断线、跳闸等灾害,设计了一种输电线路杆塔倾斜度在线监测系统。建立杆塔倾斜度计算模型,结合无线分组业务/码分多址/第三代移动通信技术/基于IEEE 802.11b标准的无线局域网/光纤等通信网络,实现在各种极端气象、特殊地形下对杆塔倾斜状态的在线监测。经工程实践验证,该系统有效可行且精度高,为输电线路安全运行提供了理论依据。     

架空输电线路导线覆冰在线监测系统

持续雨雪冰冻天气时绝缘子严重覆冰并产生重力过荷载,导致电网发生倒塔断线、冰闪跳闸、导线舞动、设备损坏、电网解列、大面积停电等冰灾事故,针对这一问题分析了防止复杂大电网发生覆冰灾害事故的原因,介绍了研究现状和存在的问题,指出了架空输电线路导线覆冰在线监测的重要性。重点介绍了称重法原理的导线覆冰在线综合监测装置功能、数学模型、应用现状,提出基于称重法原理实现的"等值覆冰在线监测系统"可满足电力系统基建、生产、运行的需求。     

纵向不平衡张力计算与分析

不均匀覆冰是引起直线塔两侧出现不平衡张力的主要原因,是导致直线塔倒塔和损坏的主要原因之一.输电线路杆塔设计时应使杆塔能够承受一定纵向不平衡张力,避免因设计不当而造成倒塔事故.采用Visual C++开发平台编制了覆冰不平衡张力计算程序,通过对比证明程序的正确性,并从不均匀覆冰位置、档距、高差、悬垂绝缘子串长、导线最大使用张力、导线分裂组合方式等几个方面分析总结覆冰不平衡张力变化趋势,为输电线路设计人员提供设计参考.     

输电线路在线监测系统应用和管理平台

输电线路是智能电网的重要组成部分,为了保证输电线路的安全运行,部分网省公司现已建成雷电、覆冰、污秽、气象、微风振动等线路运行状态监测相关系统。通过研究输电线路在线监测系统的应用和管理信息平台,结合设计目标,完成了系统总体架构设计,并通过将电网输电线路监测装置采集的信息及各监测系统应用产生的应用结果信息进行融合存储,构建了完整的输电线路运行状态信息数据平台。系统还运用相关算法对传感器可靠性进行评估,在平台基础上设计了按时间特性分层的输电线路故障预警、线路故障分析、监测数据挖掘分析、线路运行状态评估、线路运行环境评估等高级应用功能,做到了自动、及时地向不同管理职责的用户分级预警汇报,能避免重大事故的发生,保障电网稳定运行。     

广西500 kV输电线路覆冰倒塔原因分析

以500 kV柳桂线倒塔事故段为例进行荷载模拟计算分析,得出在不同覆冰厚度时导地线和光缆断线原因,以及不均匀覆冰和覆冰断线工况下铁塔受力情况,由计算结果分析了该事故段铁塔倒塌的事故原因,并对500 kV输电线路提出加固改造和系统规划建议。     

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。     

基于微机电系统加速度计的杆塔倾斜检测装置的开发

输电线路杆塔倾斜是处于不良地质区(采空区、滑坡区、高盐冻土区等)的输电线路随时会出现的严重故障,为了及时发现杆塔倾斜并修复,需要对杆塔的状态进行实时监测。依据重力加速度测量值计算倾斜角原理,设计开发了一种输电线路杆塔倾斜检测装置,采用基于微机电系统的三轴加速度计ADXL345作为传感元件进行数据采集,采用含有无线射频电路及Zigbee协议栈的STM32W108片上系统作为中央处理器进行加速度采样数据处理,并经Zigbee网络传送至上位机,实现了杆塔倾斜角的实时检测。     

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.     

输电线路在线监测力学传感器的设计及应用

基于力学传感器精度、强度的要求,设计了输电线路覆冰在线监测力学传感器.通过有限元分析其应变、应力,对传感器进行结构优化,提高其抗弯矩的强度.对传感器进行信号处理,将传感器的物理信号变换为数据采集、控制过程的电信号,从而完成对覆冰导线重力的检测.该传感器已在紫拉线直流400 kV输电线路安装运行.     

基于ZigBee无线传感器网络的端子箱环境监测系统

采用ZigBee网络处理器配合数字式温、湿度传感器模块,设计了一套变电站端子箱环境检测系统,实现了端子箱温、湿度数据自动采集、无线传输、集中管理、异常预警等功能。系统分为三部分：数字式温、湿度采集器,数据集中器和系统监测管理软件。数字式温、湿度采集器和数据集中器基于ZigBee网络处理器及Jennic C软件平台开发,应用ZigBee无线通信技术组网;系统监测管理软件基于Win32平台开发,提供图形化人机交互界面及高级分析功能,满足多年历史数据存储需求。     

500 kV输电铁塔覆冰风险评估与加固措施

输电线路覆冰可能导致输电铁塔倒塌、线路断线,严重威胁电网的安全稳定运行。针对某地区的典型覆冰线路,采用有限元仿真方法建立了500 kV塔线体系仿真模型,并对均匀覆冰下不同覆冰厚度和不同风速等工况进行仿真分析,统计25组仿真结果后获得了500 kV输电铁塔的薄弱点位置规律;然后,基于输电铁塔关键构件的轴向应力和节点位移,进行输电铁塔运行风险评估分析,并划分输电铁塔的运行风险状态;最后,进一步分析2类加固措施的效果,得到加固前后输电铁塔不同薄弱点位置处轴向应力和节点位移的变化关系。仿真结果表明：500 kV输电铁塔的薄弱点位置主要分布在铁塔塔头地线支架处、上下曲臂连接处、瓶颈处以及铁塔的塔身处;在均匀覆冰和风荷载作用下,关键构件的轴向应力和节点位移均呈非线性增加;拟合得到了输电铁塔安全、预警和危险状态临界表达式;增加构件横截面积的加固效果优于改变薄弱点角钢结构,后者加固前后输电铁塔薄弱点处的轴向应力和节点位移均无明显变化。     

基于无线传感器网络电力铁塔监测系统的研究

针对电力铁塔的实时监测问题,论述了无线传感器网络在电力铁塔监测与预警系统中的应用。设计和实现了监测系统的各组成部分,研究了长链树状无线传感器网络的拓扑结构以及数据传输方案。实验结果表明:与普通无线技术相比,系统具有低成本、低功耗、网络生存周期长、容量大等优点。为电力铁塔监测工作提供了一种新的技术手段,具有较高的参考价值和广阔的应用前景。