风速对基于BOTDA架空导线覆冰监测有效性的影响

为了获得架空导线温度在不同气象条件下的变化特征和风速对基于分布式光纤传感技术的架空导线覆冰监测有效性的影响,文中建立了光纤复合相线覆冰的温度场三维模型,并采用了有限元方法进行求解,分析获得了光纤温度在不同的环境温度、风速和覆冰厚度下的变化规律特征。文中指出了覆冰段与未覆冰段光纤的温差与环境温度初始值大小无关,提供了单独考虑环境温度变化速率或覆冰厚度情况下的临界风速表达式,给出了常见范围内环境温度变化速率以及覆冰厚度下的临界风速值,基于风速值和插值方法可得到常见范围环境温度变化速率以及覆冰厚度下比较准确的临界风速。文中对研究覆冰架空导线在不同气象条件下的温度变化特征以及风速对基于分布式光纤传感的架空导线覆冰监测有效性的影响方面有着一定的参考价值。     

OPGW临界融冰电流及其影响因素

光纤复合架空地线(OPGW)覆冰影响电网安全稳定运行,采用直流融冰是防止OPGW发生覆冰事故的有效措施之一。建立了OPGW的直流融冰模型,计算了OPGW直流融冰过程中的动态温度特性,分析了OPGW的临界融冰电流及其影响因素,并在人工气候实验室对计算结果进行了验证。结果表明:融冰过程中冰层外表面的热交换系数对融冰过程影响很大,其大小与环境温度、风速、覆冰厚度和冰层外表面温度有关;影响OPGW临界融冰电流的主要因素有环境温度、风速、覆冰厚度和OPGW型式;临界融冰电流随环境温度降低、风速增加及覆冰厚度的增加而增加,但冰厚的影响程度相对较小。因此,应根据不同环境条件选择OPGW的融冰电流。     

基于应变分析的光纤复合架空地线覆冰荷载监测北大核心

根据光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)的结构构成特征,提出了基于应变分析监测光纤复合架空地线覆冰荷载的方法。建立了光纤温度、应变与OPGW覆冰厚度的之间关系的理论模型。研究分析了OPGW的应力、温度与其内部光纤的温度、应变之间的关系;试制了基于布里渊光时域反射仪的覆冰监测系统,搭建了仿真实验平台,验证了本文覆冰监测理论模型的准确性和适用性。将该方法应用于实际线路,通过对比其他覆冰监测数据验证了基于应变分析的光纤OPGW覆冰荷载监测方法的可行性和实用性。     

基于应变分析的光纤复合架空地线覆冰荷载监测

根据光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)的结构构成特征,提出了基于应变分析监测光纤复合架空地线覆冰荷载的方法。建立了光纤温度、应变与OPGW覆冰厚度的之间关系的理论模型。研究分析了OPGW的应力、温度与其内部光纤的温度、应变之间的关系;试制了基于布里渊光时域反射仪的覆冰监测系统,搭建了仿真实验平台,验证了本文覆冰监测理论模型的准确性和适用性。将该方法应用于实际线路,通过对比其他覆冰监测数据验证了基于应变分析的光纤OPGW覆冰荷载监测方法的可行性和实用性。     

覆冰架空导线舞动跳闸概率计算新方法

覆冰导线的舞动严重威胁着电力系统安全稳定运行,如何准确地计算覆冰导线舞动导致的输电线路跳闸的概率成为备受关注的研究课题之一。提出了基于舞动运动方程、气象信息及故障信息相结合的覆冰导线舞动的跳闸概率计算新方法。首先由风速与冻雨量的历史样本获得风速与冻雨量的概率分布函数,然后根据牛顿定律建立了覆冰导线的单自由度舞动模型;进而,采用里茨-伽辽金方法求解舞动模型,获得了以风速和覆冰厚度为自变量的舞动幅值解析表达式;基于已获得的风速与冻雨量的概率分布函数,获得与二者为函数关系的覆冰厚度的概率分布函数,进而获得舞动幅值的概率分布函数;最后,根据覆冰舞动跳闸的历史故障记录所获得的泊松分布求得覆冰导线舞动幅值越限及短路故障的联合概率,结合贝叶斯公式获得舞动幅值越限条件下的覆冰导线舞动跳闸概率。算例证明了该方法的正确性及有效性。     

不同直径下导线覆冰增长特性

为研究导线覆冰湿增长与覆冰参数之间的关系,确定导线覆冰厚度的增长特性,在人工气候室内,对不同直径导线进行了覆冰试验研究。通过控制覆冰试验条件,得到大量不同直径导线覆冰厚度增长的试验数据,对试验数据进行对比分析,得到导线覆冰增长特性,并采用MATLAB覆冰预测仿真程序进行验证。分析了温度、风速、时间等因素对不同直径导线覆冰增长特性的影响。试验结果表明:不同直径导线覆冰厚度初始时刻增长较快,随着时间延长覆冰厚度呈现饱和趋势,且导线初始直径越小,增长量越大;在湿增长情况下,导线覆冰厚度与温度成反比;通过纵向对比试验数据和模型仿真发现,风速存在临界值使得导线达到最大覆冰增长速度,并且温度越低,临界风速值越大;存在导线覆冰最大直径。     

基于电容传感器的架空输电线覆冰厚度检测方法

提出了一种新的架空输电线覆冰厚度检测方法,并设计了覆冰检测电容传感器。基于电容传感器给出一种输电线路覆冰厚度监测系统的设计方案。利用电容效应计算出传感器电容值与架空线覆冰厚度的关系曲线。实际应用时,通过比较传感器测量到的电容值与预设关系曲线得出架空输电线覆冰厚度。测试结果验证了电容式架空输电线覆冰厚度检测方法的有效性。     

物理引导的SSA-BiGRU输电线路覆冰厚度预测模型

针对输电线路覆冰厚度预测精度不高的问题,在以微气象因素为特征进行覆冰预测的基础上,采用物理引导(PG)的神经网络,对输电导线进行受力分析.建立导线所受综合荷载计算模型,分析得出覆冰厚度、风偏角、综合荷载的变化规律.根据该变化规律构建模型损失函数,对模型的训练过程进行引导.使用双向门控循环(BiGRU)神经网络建立覆冰厚...     

架空输电线路覆冰厚度预测技术研究

通过统计和分析历年输电线路覆冰案例,根据气象和地理规律,提出一种基于气象信息的输电线路覆冰厚度预测方法。利用气象模式预报资料、气象台站观测资料和地形地貌信息,对冷空气中心路径预报,并通过覆冰气象地理模型预报未来一段时间出现覆冰的区域和线路,给出输电线路覆冰厚度预报值。另外采用高精度的地理信息资料订正冰厚,实现输电线路覆冰厚度预报。系统在湖北电网部署以来,多次准确预报了覆冰发生区域和输电线路冰厚,为线路运维人员防灾应急处置争取了宝贵时间。经实际验证,本方法预测输电线路覆冰厚度准确度高、实用性强,具有推广价值,同时也为开发输电线路舞动、雷电等灾害预报系统积累了经验。     

利用光纤光栅传感器测量输电线路覆冰荷载试验

输电线路覆冰严重威胁电力系统的安全稳定运行,在现有力学测量线路荷载的基础上,建立了基于光纤光栅(FBG)传感器的输电线路覆冰在线监测系统。该系统利用光纤光栅作为传感载体,通过感知传感器金具的微应变,测量输电线路荷载;光纤作为传感信息传输载体,可在现有的光纤复合架空地线(OPGW)和光纤复合相线(OPPC)上实现。为验证系统测量输电线路覆冰后荷载变化的性能及可靠性,在±800 kV直流输电工程输电线段直线塔上进行了光纤光栅传感器测量输电线路模拟覆冰试验,试验结果表明:相较于电子式传感器,光纤传感器精度更高;测量灵敏度与金具的材料和截面积相关;光纤光栅温度补偿的精度直接影响测量精度。     

交流输电导线覆冰增长及临界防冰电流的试验研究

输电线路导线覆冰荷载和导线覆冰后舞动产生的荷载均可能引起倒塔或导线断线事故,从而严重威胁电力系统的安全运行。为此在大型多功能人工气候室开展不同型号导线在不同气象条件下覆冰增长和临界防冰电流试验研究,得到不同条件下导线覆冰增长随时间变化的关系曲线,分析影响其覆冰增长和临界防冰电流的因素。研究结果表明运行电流可延缓导线的覆冰增长;同等覆冰条件下,直径小的导线覆冰增长较快;环境温度和风速对导线覆冰增长均有明显影响,且环境温度将决定导线表面的覆冰类型;导线运行电流达到一定值可使其不覆冰且临界防冰电流值与气象参数有关。研究结果可为进一步揭示导线覆冰机理提供参考。     

基于碰撞特性的导线雾凇覆冰厚度预测模型研究

为了给输电线路抗冰设计中冰雪厚度的估算及覆冰机理的研究提供理论依据,笔者从流体力学和热力学角度出发,建立全面的表征导线捕获过冷却水滴及冰面热传递过程的雾凇覆冰厚度预测模型。仿真结果表明,水滴与导线碰撞时的碰撞系数以及覆冰密度是影响预模型测结果精确性的关键参数,随覆冰时间增加雾凇覆冰厚度增长率逐渐减小,碰撞系数逐渐减小,水滴碰撞导线速度和冰面温度也随之减小,导致雾凇冰密度也逐渐减小。仿真和实验结果均表明,随圆柱体初始直径的增加,冰厚呈幂函数降低,模型预测结果与试验及现场观测结论一致。     

基于灰关联分析微气象因素和导线温度对输电线路导线覆冰的影响

输电线路导线覆冰不仅与微气象务件有关,而且与导线温度有关.针对目前微气象因素与覆冰的相关性分析不全面、不系统,且部分研究没有考虑导线温度对覆冰的影响,无法确定输电线路导线覆冰的主要影响因素等问题,笔者统计了贵州电网220 kv铜黎线路和220 kV鸡阳二回线路覆冰监测数据,采用灰关联方法分析了输电线路导线覆冰与微气象条...     

500kV超高压输电线路负荷交流融冰研究

输电线路融冰方法的研究对提升输电线路运行可靠性具有重要意义.首先,基于热传学分析了负荷交流融冰热力学特征,建立了500 kV架空输电线路JLHA3-425铝绞线覆冰模型.然后,仿真分析了施加融冰负荷电流时覆冰导线温度分布,获取了了风速、环境温度、冰层厚度对融冰电流和融冰时间的影响,并通过安双5375和安岭5376超高压...     

直流融冰过程中覆冰导线表面最高温度试验研究

输电线路短路融冰是目前最为有效的一种除冰方法,而融冰过程中导线温升过快可能会超过导线允许温度使导线损伤。为此,以LGJ-240/30和LGJ-400/35导线为试品,在人工气候室进行了大量的融冰试验。试验结果表明,融冰过程中,导线表面最高温度决定于冰层厚度和融冰电流的大小,不受外界环境温度和风速的影响。并推导出导线最高温度的计算公式。     

输电线路导线覆冰图像处理与识别技术

导线覆冰厚度识别是输电线路覆冰在线监测的关键技术之一,准确可靠的输电线路导线覆冰状态监测系统能够有效地指导输电线路导线除冰工作.根据远程图像直观和图像数据可靠的特点,基于数字视频图像处理技术的输电线路覆冰厚度识别和计算方法,将图像通过灰度化、二值化、形态学预处理及Radon变换直线检测等步骤识别导线轮廓,通过导线覆冰前后图像像素点比较计算导线覆冰厚度,并将结果与其他计算模型得到的覆冰厚度进行了比较和验证.最后提出了优化、完善导线覆冰识别的改进方向.     

基于OPGW的输电线路覆冰广域监测方法

输电线路大多架设在野外,受自然灾害影响范围较大、程度较深,而覆冰灾害给电网带来的经济损失尤为严重。在分析现有覆冰监测装置的基础上,提出了基于OPGW的输电线路覆冰广域监测方法。该方法以OPGW光缆内部光纤作为传感器,采用光纤布里渊散射技术,结合覆冰广域监测原理模型,分析覆冰与线缆温度变化关系,利用有限元分析软件对OPGW覆冰与未覆冰状态的缆线温度变化进行了热力学仿真。为验证该方法监测的性能及可靠性,在覆冰实验基地进行了现场模拟挂塔试验,试验结果表明,基于OPGW的输电线路覆冰监测能够准确定位和识别覆冰区段与未覆冰区段,实现输电线路覆冰广域监测。     

拉曼散射光纤温度监测在OPPC的应用

文章通过对光纤复合架空相线的光纤测温技术的研究,分析了基于拉曼散射的光纤分布式温度监测系统的原理及特点,结合工程应用,重点介绍了该温度监测系统的组建方案。文章详细归纳了光纤分布式温度监测系统在OPPC的应用意义。随着基于拉曼散射的光纤测温技术、产品的不断发展,该技术将在电网高电压等级输电线路中得到广泛应用。     

输电线路覆冰原因分析及优化研究

输电线路覆冰事故频频发生,对电力的安全生产造成很大影响。分析输电线路覆冰的形成机理及影响因素,指出了混合冻结对输电线路危害最为严重,气象、高度、线路、电场均是影响线路覆冰的因素。建立输电线路覆冰厚度的计算模型,通过对弧垂的受力分析得出了一种计算冰层厚度的算法。提出了输电线路除冰方法和预防结冰的措施,指出了采用合理的抗冰设计是防止输电线路覆冰的最有效措施,并对不同除冰方法进行了技术经济分析,为电网的安全运行和改造工作提供了理论基础。