基于固定翼无人机激光雷达点云数据的输电线路三维建模与树障分析

  [目的]  针对当前输电线路树障巡检周期长、作业强度大、无法保证巡检结果客观性与完整性的问题,提出了一套基于固定翼无人机三维激光点云数据进行输电线路三维建模及树障隐患智能识别的方法。  [方法]  通过固定翼无人机搭载三维激光扫描仪获取输电线路点云数据,提取点云中电力线点并模拟出完整电力线,计算电力线与电力线保护区范围内植被的欧式距离,将计算的结果与电力线安全规范比较得到树障点或预警点等信息。  [结果]  试验结果表明:自动拟合的电力线误差较小,满足树障检测的要求。  [结论]  研究方法可自动、快速、完整地提取电力线,且提取精度满足树障检测的精度要求,可大幅提升现有输电线路树障隐患检测的质量与效率。     

基于机载激光LiDAR的电网巡检应用研究

  [目的]  对于架空输电线路的巡检运维,利用机载激光LiDAR技术比传统巡检方式完成更高效率、高精度、低成本。  [方法]  以肇庆供电局架空输电线路巡检运维为项目背景,以直升机机载激光LiDAR技术在电网巡检工程中的应用为研究对象,研究并提出本次数据获取和数据处理所用的关键技术,探讨了机载LiDAR系统在电力巡检中的数据应用模式,并结合实践经验进行归纳总结与展望。  [结果]  成功验证了机载LiDAR系统在电力巡检中的应用,精确获取电网通道中的危险点信息,包括瞬时工况下的危险点、多工况下的危险点、交叉跨越危险点以及树木倒伏危险点空间信息。  [结论]  其分析结果可以辅助危险点治理等工作,有效地达到电网安全巡检预期目标。     

新型单根大截面导线在输电线路的应用研究

  [目的]  为解决重载的220 kV输电线路损耗较大的问题。  [方法]  基于现今大截面导线技术与新材料的发展，提出了在重载的220 kV输电线路采用新型单根大截面导线以取代常规双分裂的导线型式的技术构想。重载的220 kV输电线路采用新型单根大截面节能导线，可以极大的节省电能损耗，降低年费用。  [结果]  以输送容量较高的塔峰-临武220 kV新建线路工程为例，对比分析了新型大截面单导线与常规双分裂导线在电气、机械特性等方面的技术差异，并采用年费用法评价了经济性。  [结论]  计算结果论证了在重载线路采用新型大截面单导线取代双分裂导线的技术方案的可行性，为大截面导线的推广应用提供了参考。     

绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线在线路增容工程中的应用

  [目的]  为解决某220 kV线路增容问题，在工程设计阶段，对常规导线和多种耐热导线进行综合比选。  [方法]  分析了要求输送容量下各型导线的最高运行温度；对比了机械荷载和导线弧垂变化对杆塔基础的影响；计算了不同导线的电能损耗；分析对比了施工运维和建设难度；从一次性投资和年费用上进行经济分析。  [结果]  结果显示:在满足输送容量和导线允许温度的情况下，常规导线方案需全线拆除并新建杆塔和基础；各型耐热导线弧垂和荷载均满足原线路设计条件；常规导线和绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线的年费用较低,运维相对便利。  [结论]  绞合型碳纤维复合芯软型铝绞线综合性能较优，适用于利用已有线路杆塔实现线路增容的场合，尤其是在城区或近郊等新建杆塔较为困难的地方。     

输电线路带电跨越封网施工用绳索的选型算法

  [目的]  为解决承载索在输电线路带电跨越封网施工过程中因选型不合适而发生断线的问题,基于架空线机械性能力学计算方法,提出了一种承载索的选型算法,使施工安全且高效。  [方法]  首先,对绳索材料的抗拉强度、伸缩率和单位长度重量进行对比,确定了承载索的材料,即迪尼玛绳;然后以架空线空间力学平衡方程为基础,推导了承载索的力学计算模型;最后,通过力学计算模型提出了承载索的选型算法。  [结果]  以阿克苏库车750 kV变电站送出工程为实例,运用承载索选型算法选出的承载索满足施工要求。  [结论]  验证结果表明提出的承载索的选型算法可行,可为实际应用提供指导。     

220 kV单回路复合杆塔关键技术研究

  [目的]  输电杆塔的设计对工程造价和周边环境都有举足轻重的影响。探究220 kV单回路复合杆塔的设计方法和经济性指标,对输电线路的优化有着积极的意义。  [方法]  先通过比选不同杆塔形式、复合横担截面形式和横担布置的方式,得出推荐方案。然后通过ANSYS软件对杆塔进行线性及非线性分析,了解两种分析方式的差异。再查找相关资料,对普通杆塔和复合杆塔的造价进行测算,探索其经济性。  [结果]  研究表明:对比猫头塔,酒杯塔和上字型塔,复合横担应用于上字型铁塔中更为合理;圆环型截面具有惯性矩较大,承载力高,加工连接方便等优势;220 kV直线塔在满足安全性的前提下合理选择经济性更好的结构布置形式,建议选择三拉一压布置方案;通过ANSYS的模拟分析,线性分析具有足够的精度,可采取线性分析进行设计;选用复合横担时应对杆塔造价,安装费用,拆迁补偿等相关因素,在工程量上进行技术经济的比较,从而得出较为合理的方案。  [结论]  研究成果具有普遍意义,可为今后复合杆塔的设计提供一定的技术支持。     

八地脚螺栓柔性塔座板承载力研究

  [目的]  随着输电线路的荷载越来越大，为了满足受力要求，铁塔与基础的连接型式广泛采用八地脚螺栓柔性塔座板，现有规范体系对该型式塔座板的相关计算方法尚无规定，故需对承载力进行研究。  [方法]  通过理论分析、数值模拟和真型试验等方式对八地脚螺栓柔性塔座板的承载力进行了研究。  [结果]  研究表明:受拉状态下底板应力呈非均匀分布状态。  [结论]  提出了全新的计算方法，对工程设计具有一定的借鉴意义。     

输电线路导线及地线复用新型直流融冰装置技术研究综述

  [目的]  在雨雪冰冻气候环境下,为了避免输电线路冰雪灾害事故的发生,需对输电线路进行融冰以加强其抵御冰雪灾害的能力,直流融冰装置是一种近年来应用广泛且行之有效的融冰装置。  [方法]  通过建立一种可行且有意义的技术来解决采用完全独立的两套融冰设备直流融冰装置设备投资大,占地面积增大,运维等费用成倍增加,整体经济性差的问题。提出一种可行的方法,即介绍了一种导线及地线复用新型直流直流融冰装置的主电路拓扑结构,可以一套装置实现导线和地线复用直流融冰的功能。  [结果]  获得的结果证明了这种技术是可行的和有效的。  [结论]  这项技术为进一步研究解决输电线路导线和地线覆冰、降低直流融冰装置投资、提高输电系统抵御自然灾害的能力具有重要参考意义。     

海上平台柔性直流技术直流控制保护配置研究

  [目的]  海上平台电源多以分布式的形式进行电力组网,该种组网方式成本高、经济效应差。柔性直流输电技术不需要交流电网提供换相电流,使得柔性直流输电具有对有功功率和无功功率进行同时控制的能力,并且不需要配置大量补偿设备,较好地解决了海上平台输电问题。  [方法]  基于柔性直流输电技术的特点及接线型式,研究了直流控制的配置,分析了常见的直流故障特性,并展开了直流保护配置的研究。  [结果]  给出了直流控制系统的配置原则及方案,以及直流保护的配置原则及方案。  [结论]  研究成果为该技术在相关工程的应用推广提供了参考。     

噪声背景下基于激光雷达点云数据的分裂导线自动提取与三维重建

提出了基于改进DPC算法的具有强抗噪性的分裂导线自动提取与三维重建方法。以噪声背景下的输电线路点云数据为分析对象，首先根据特征分析法滤除输电线路点云中的地物点和杆塔点，并采用K-MEANS聚类方法提取每根电力线点云；然后提出改进DPC算法实现分裂子导线点云的聚类和提取；最后采用最小二乘法实现各分裂子导线三维模型重建。并与K-MEANS算法的聚类结果进行了对比，证明了改进DPC算法的强抗噪性和鲁棒性。     

同走廊多回特高压直流线路对在建线路的感应电影响研究

  [目的]  多回电力线路同走廊架设可以避免对土地资源的分割,降低对地方规划和发展的影响,但是同走廊内先期运行的线路会在后建线路导地线架设时产生感应电,影响施工安全。  [方法]  针对同走廊内多回特高压直流线路对一在建的直流线路上产生的感应电进行了理论分析和仿真研究,对影响因素包括直流运行方式、线间距离、放线长度等进行了分析。  [结果]  仿真结果表明:相邻直流线路在在建线路上产生了较高的静电感应电压,且受运行方式影响显著;线间距减小时,静电感应电压迅速增加;带电线路的离子流通过施工设备产生的电流对人体基本无影响;施工架线时相邻带电线路产生的感应电压需要特别关注,并对导线和设备做良好接地。  [结论]  研究成果对电力线路邻近带电线路施工架线具有指导意义。     

中国输电线路规范的风荷载计算比较

  [目的]  在台风袭击下,一些20世纪80、90年代建设的110 kV和220 kV输电线路经常出现铁塔损坏的现象,为了加固和改造事故线路,需要分析铁塔损坏的原因。  [方法]  介绍了中国1979、1990、2002和2012四个版本规定的输电线路风荷载计算方法,比较了设计风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数和覆冰风荷载增大系数等主要计算参数的差异,计算了某铁塔节段和导线在四个版本规定中的风荷载。  [结果]  计算结果表明:12规定的设计风速相比79、90和02规定增大5%～10%;79规程中60 m以下铁塔不考虑风振系数的规定严重低估了塔身风荷载;四本规定中110 kV和220 kV输电线路不采用导地线风荷载调整系数的规定严重低估了导地线风荷载。  [结论]  各规定的铁塔和线条风荷载差异的主要影响因素是风速重现期、铁塔或导地线风荷载调整系数,这也是风灾倒塔的主要原因。     

海上风电钢管桩水平承载力计算方法研究

  [目的]  p-y曲线法在计算钢管桩水平位移时的桩身受力状态有明显优势。  [方法]  开发了一套新的p-y曲线自动提取程序,根据提取的剪力用三次样条曲线进行拟合,然后一次求导得到p。  [结果]  研究表明:该方法提高计算精度的同时,降低了使用者的经验要求,方便工程推广使用。  [结论]  针对桂山海上风电场项目的大直径单桩基础现场试桩结果进行三维有限元分析,验证了该提取方法在桩土相互作用分析中的可靠性。     

塔式太阳能-超临界CO2发电系统集成与优化

  [目的]  传统塔式太阳能热发电效率较低，采用超临界CO₂（sCO₂）布雷顿循环集成太阳能发电可有效提高系统效率。  [方法]  采用联立方程法建立塔式太阳能集热发电（CSP）和sCO₂布雷顿循环集成系统的非线性规划数学模型以辅助系统分析与优化。模型包含太阳能集热子系统、sCO₂布雷顿循环以及高精度CO₂状态方程的约束，无需调用外部CO₂物性数据，可实现对集成系统任意数量的设计变量的同步优化。将模型应用于塔式CSP与sCO₂简单回热布雷顿循环和再压缩布雷顿循环系统的案例研究，优化系统并分析设计变量对系统效率的影响。  [结果]  研究结果表明:集成再压缩循环系统最大热效率达29.4%，高于简单循环系统的24.9%。再压缩循环的最优透平入口温度为901 K、最优膨胀比约为3；简单循环的最优透平入口温度为826 K、最优膨胀比皆大于3.2。  [结论]  系统存在最优的透平入口温度，提高透平入口温度可提高系统效率，但过高的温度会导致系统效率下降；系统存在最优膨胀比，膨胀比对集成再压缩循环系统的热效率影响较小，但对集成简单循环系统效率的影响较大。     

复杂地形风电场微观选址实践探讨

  [目的]  相对于平坦地形风电场,复杂地形风电场内的风速、风向表现出显著的区域性差异,给机组选型、风机排布、发电量评估等工作带来了不小的挑战。旨在解决复杂地形风电场微观选址过程中可能出现的测风塔、等高线、限制因素等问题。  [方法]  基于收集到的风电场项目资料,结合作者工作经验,分别对其进行了详尽阐述,举例说明了限制因素对风电场发电量的显著影响。  [结果]  通过现场勘察,核实了测风塔确切位置、标记了场区范围内的限制因素位置和范围;利用3D矢量数据生成立体高程网格,结合等高线数值对比分析,检验了地形图中等高线值的准确性。  [结论]  准确的测风塔位置和较高质量的测风数据对风能资源评估有决定性作用;限制因素区域的标识,缩短了制定风机排布方案所需的时间,提高了工作效率;结合准确无误的等高线地形图可以较准确地模拟风电场及周边区域的风能资源情况,为投资者提供优质的评估成果。     

面向电网规划设计的电磁暂态仿真研究与应用

  [目的]  为了在特高压与超高压电网规划设计中对相关电气设备电磁暂态特性进行评判,需要进行电磁暂态仿真专题研究。  [方法]  提出影响此类仿真结果的关键因素主要有电力系统潮流与短路资料、输电线路物理结构与电气参数资料、变电站主要电气设备详细电气参数资料的完整性与准确性以及仿真工具的适用性。  [结果]  基于权威的电磁暂态仿真软件,提出了进行潜供电流与恢复电压、工频过电压、操作过电压以及变压器中性点加装小电抗等电磁暂态特性仿真时应遵循的主要条件与要求,并阐明了相应的仿真结果与应用。  [结论]  研究成果已用于电网规划与输变电工程设计,可满足电力系统电磁暂态仿真要求。