应用电气几何模型的高速铁路接触网防雷性能分析

雷击接触网是危及高速铁路安全可靠运行的重要因素之一,在我国由雷击引起的接触网跳闸次数占总故障跳闸次数的30%以上。直击雷和感应雷均会造成接触网跳闸,高铁接触网的结构特点决定了F线是最易遭受雷击的。基于电气几何模型,分析了接触网引雷范围,随着导线对地高度的增加,接触网引雷范围近似于线性增加。在高架桥高度为平均15 m左右时,高铁接触网引雷范围为位于一般地面普通铁路接触网引雷范围的2倍左右。推导了高铁接触网直击雷跳闸率和感应雷跳闸率计算公式,典型线路的计算结果与实际运行数据结果表明计算误差在8.8%左右,计算方法较准确,计算结果表明我国高铁接触网整体防雷性能较薄弱。     

基于相似度阈值模糊聚类的红外区域提取方法

针对输电线路电力设备红外图像热故障区域检测,提出采用一种基于相似度阈值的模糊聚类热故障区域提取方法。在该方法中,改进了传统模糊均值聚类算法的迭代求解方式,采用一种阈值化模糊聚类;其次,通过对目标区域局部邻域像素的相似度聚类分析,并结合其隶属度的计算,确保局部邻域像素在聚类上的相似性。同时,引入了最大相似度阈值准则简化均值的设置以及自高向低的迭代方式,从而提升区域提取效率。最后通过真实输电线路电气设备红外故障图像测试,验证了文中所提方法的有效性和适用性。     

分体式绝缘子检测机器人的电场分析及测试试验

超、特高压输电线路绝缘子串较长,采用绝缘子检测机器人检测更为方便和有效。但目前的绝缘子检测机器人主要为攀爬方式,体积大、结构复杂,需要进行改进。为此设计了一种适用于悬垂绝缘子串检测的轻便型分体式绝缘子检测机器人,对绝缘子机器人周围的电场分布进行了仿真计算与分析,并进行了220 kV绝缘子串的测试试验,结果表明：所设计的检测机器人本体最大电场强度为1 753 kV/m,不会发生起晕;绝缘子检测机器人的测量电压值小于绝缘子原始电压分布值,可通过补偿修正得到实际的绝缘子电压分布,并进行低、零值绝缘子检测。     

长间隙正极性放电流注-先导发展3维物理仿真研究

利用长间隙放电3维仿真模型对实际的放电现象进行机理分析、放电特性预测与绝缘设计评价具有指导意义。因此在流注-先导系统起始和动态发展的物理机制基础上,分析了初始电晕起始与流注发展的基本物理过程,推导了基于模拟电荷法与电位畸变法的流注空间电荷增量对电位畸变贡献的计算方法,建立了基于热电离理论的流注-先导转化模型,并利用电介质击穿模型(DBM)模型将2维模型外延至3维空间,从而完成了对长间隙放电正极性流注-先导发展全过程的3维仿真模型构建。利用该模型进行仿真获得的先导平均轴向速度为1.58~1.62cm/μs,空间电荷电位畸变系数KQ的平均值介于3.8×10-11~4.4×10-11 C/(V m)之间,并得到了不同间隙长度下击穿电压与先导发展过程等的变化规律,与长间隙放电试验综合同步观测平台在平均轴向速度、末跃高度等方面所获得的试验数据较为符合,证明了模型在3 m棒-板间隙下模拟正极性流注-先导发展方面的适用性。     

雷击光学路径图像监测系统在山区输电线路的应用

为了实时在线获取高分辨率的雷击光学路径图像,为山区输电线路雷击故障性质研判提供必要的技术手段,开发了一种基于3G通信技术的嵌入式、低功率、远程在线雷击光学路径图像监测系统。最后,结合雷击光学路径图像监测系统、电网雷电定位系统和输电线路分布式故障诊断系统,对一次击中输电线路的闪电进行了分析。     

基于示温涂料的输电线路金具发热故障诊断

发热故障监测对输电线路安全稳定运行具有重要作用,目前红外测温和图像在线监测等方式无法及时发现线路细小部位的发热隐患,示温涂料作为一种简单的监测方法对快速发现发热故障具有明显指示作用。为此通过铜排模拟试验探索了220kV线路在正常发热工况下涂料的颜色变化情况,获得了该工况下温度随时间的变化曲线,确定了涂料的变色温度为150℃,使用红外测温仪测量了220kV输电线路在正常和短路条件下典型发热部位温度,确定了该电压等级线路用示温涂料的变色温度阈值范围为90~170℃,因此150℃的示温涂料满足应用要求。     

自动航迹规划在无人机电力巡检中的应用

本文提出一种基于3D激光雷达建图、自动生成无人机巡检路径的自动巡检算法,并详细论述了无人机电力线路巡检过程中自动航迹规划算法的应用过程。     

两级上下文卷积网络宽视场图像小目标检测方法

目标检测和识别已经在输电线路巡检中被广泛采用。由于图像数据量大,小目标分辨率低,现有的图像金字塔、特征金字塔和多异构特征融合等方法虽能准确地检测目标,却非常耗时,因而快速、准确地检测宽视场图像中小目标仍是一个挑战。此算法提出一个两个Faster-RCNs级联的上下文宽视场小目标检测卷积网络,首先,针对降分辨率的宽视场图像,利用一个Faster R-CNN来检测目标的上下文区域,然后,针对上下文区域对应的高分辨率原始图像,利用Faster R-CNN来检测来小目标。我们用航拍输电线路图像数据集进行了目标检测试验,试验结果表明,小目标检测方法达到了88%的检测精度,比单级Faster R-CNN检测方法具有更高的准确率。     

一次自然雷击过程的光学观测分析

雷击过程光学观测是研究雷击放电物理过程最直观的手段,长期坚持开展自然雷击放电光学观测有助于改善我国雷击光学观测数据匮乏的现状。鉴于此,分析了一次下行先导并未与迎面先导相连接的雷击放电过程的光学观测结果。根据观测结果,获取了下行先导和迎面先导的发展轨迹,计算得到了先导发展的特征参数,包括:负极性下行先导2维发展速度为(1.98~7.28)×105 m/s,平均值为3.78×105 m/s;正极性迎面先导2维尺度达到56.99m,2维发展速度为4.8×104~3.08×105 m/s,持续时间为(462.5±18.5)μs。由于观测对象高度接近我国特高压同塔双回输电线路杆塔高度,观测的迎面先导发展过程可为这类线路的防雷设计提供参考。对下行先导未与迎面先导相连接的原因进行了初步分析,证实了在下行先导发展随机性的影响下,迎面先导起始并不能保证成功拦截下行先导。最后对未来开展自然雷电光学观测研究应采用的观测方法提出了建议。