导线覆冰及其干湿增长临界条件分析

为输电线路的抗冰设计和防冰技术措施以及在实验室中模拟导线覆冰提供理论依据，根据导线覆冰的物理过程对导线覆冰过程中的热平衡进行了系统分析，提出了导线覆冰的热平衡方程，并因此得到了导线覆冰的冻结系数，湿增长覆冰向干增长转变的临界条件以及临界条件均为环境温度，风速，水滴直径，空气中液态水含量及导线传输电流时导线覆冰的函数，通过仿真计算，得出了覆冰干湿增长临界条件下和导线覆冰临界条件下环境温度，风速，水滴直径，空气中液态水含量及导线传输电流等参量之间的关系，并提出可以通过提高线路传输电流的方法达到减少或防止导线覆冰的目的。     

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。     

基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法

冰雪灾害会严重影响电力系统的安全稳定运行。为准确评估覆冰情况下电网所面临的风险,提出了基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法。该方法根据覆冰预测系统预测得到未来数天内的输电线路覆冰厚度,根据时变结构可靠性理论建立了输电线路时变失效率模型,建立了考虑融冰装置的输电线路修复时间模型与融冰装置使用间隔时间的模型;针对传统序贯蒙特卡洛法难以反映覆冰线路时变失效率的问题,提出一种可考虑时变失效率的序贯蒙特卡洛模拟法,并将其用于覆冰灾害下的风险评估。以IEEE RTS-79系统为研究对象,验证了所提模型与方法的有效性;分析了覆冰预测间隔时间和融冰装置数量对电网风险的影响,并给出了相关建议。     

考虑融冰因素的输电线路覆冰故障概率计算

根据导线覆冰表面热平衡方程分析内外部融冰因素对导线冰载荷的影响,计及地形对冰载荷的影响以及覆冰引起导线等效半径增大对风载荷的影响,通过气象实测的降雨量、风速、风向、温度等信息以及电网运行信息、当前监测覆冰厚度等信息建立输电线覆冰厚度增长预测模型。从输电线路覆冰过载机理出发,构建覆冰故障概率计算框架,从力学角度分析覆冰厚度及风速对输电线路的共同作用,采用反映金属承载极限特性的指数模型计算输电线路故障概率。以实际线路为例验证了该模型计算得到的线路覆冰故障概率变化趋势与实际故障情况相符,能够充分验证覆冰故障率与实际天气的相关性。     

输电线路防覆冰临界电流密度预测模型研究

分析建立了导线覆冰过程的热平衡方程.提出了基于焦耳热效应的输电线路防覆冰临界电流密度计算公式,并对该临界电流密度公式进行了仿真计算.结果表明,防覆冰临界电流是导线外径、导线电阻、表面几何外形等导线自身参数以及环境温度、风速、水滴中值体积直径、空气中液态水含量等大气参数的函数.通过合理调度负荷可达到减少导线覆冰的目的.     

特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。     

基于分散型旋转圆导体的覆冰参数预测

输电线路导线、绝缘子覆冰严重威胁电力系统的安全可靠运行,对覆冰环境参数进行实时监测是研究导线、绝缘子覆冰机理的关键。该文从旋转圆导体空气、水滴二相流分布出发,计算分析了不同直径圆导体水滴碰撞特性和冻结特性,以此为基础,推导了不同直径旋转圆导体覆冰速率随风速、水滴中值直径的变化规律,确定了以五个旋转圆导体为积冰器进行覆冰参数预测的方法。运用差分进化算法理论,建立基于改进的差分进化算法的覆冰参数预测模型,模型预测误差小于10%。在雪峰山自然覆冰基地开展了覆冰验证试验,利用自主设计的分散型旋转圆导体对6.7h覆冰期进行了不间断监测,装置工作状态良好,将试验所得数据代入预测模型,所得风速、环境温度、水滴中值直径、空气液态水含量四个环境参数预测值平均误差均小于7%,验证了装置测量数据以及预测模型准确度。     

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...     

强寒潮下超高压输电线路直流融冰效果差异分析

针对强寒潮天气下超高压输电线路各区段直流融冰效果存在差异的实际案例,根据输电线路覆冰在线监测数据和现场信息,结合输电线路运行参数以及直流融冰技术相关原理,开展了气象环境、覆冰情况及直流融冰参数间的关联性分析。结果表明:地线等效覆冰厚度较大导致融冰所需时间更长,现场气温较低、风速较大导致覆冰完全脱落所需的融冰电流有所增加,而实际融冰电流小于所需融冰电流导致覆冰未完全脱落。建议在融冰电流一定的基础上,若线路覆冰厚度较大,需适当延长融冰时间;若要短时间内取得较好的融冰效果,需适当增加融冰电流;在融冰时间一定的基础上,若线路环境气温较低或风速较大,需适当增加融冰电流。     

架空输电线路的融冰试验研究

随着大范围电网冰冻灾害事故的出现,迫切需要掌握导线融冰关键技术。但在实验室范围内,如何得到试验所需的输电线路导线可控融冰厚度,成为制约融冰技术发展的首要问题。通过自行研发的输电线路导线覆冰装置成功解决了这一难题,并利用实验室融冰系统,通过模拟不同的融冰条件,分析了各种条件下的融冰效果,为现场融冰操作提供依据。     

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...     

覆冰交流输电线路保线电流及其影响因素分析

建立了导线覆冰过程的热平衡方程,同时考虑绞线几何外形及集肤效应对传热过程的影响,提出了基于焦耳热效应的输电线路导线保线电流计算公式,并采用Runge-Kutta算法对水滴运动轨迹进行模拟,得到碰撞系数这一关键参量值。仿真结果表明,保线电流是导线外径、导线电阻、表面几何外形等导线自身参数以及环境温度、风速、水滴中值体积直径、空气中液态水含量等大气参数的函数;得到了不同绞线在典型覆冰类型下的保线电流,与人工气候室的试验结果相吻合。将该模型的预测结果与其他模型进行了比较,进一步证明该模型的准确性。     

输电线路导线覆冰扭转特性的数值模拟

输电线路导线覆冰是电力系统最严重的自然灾害之一,研究导线覆冰的数值计算方法,建立仿真平台,不仅可以科学地预测导线覆冰增长,并且能大量减少自然覆冰观测工作量。但是已有的数学模型和仿真计算方法都回避了导线覆冰扭转这一自然现象,从而不能有效模拟实际覆冰增长。该文基于导线覆冰形成机理,加入导线覆冰扭转因素,提出导线扭转的数学模型,借助C语言编写仿真模拟程序,实现导线覆冰动态增长的数值模拟过程。仿真结果表明,导线覆冰增长是一个伴随扭转的动态过程,距离杆塔距离、档距、风速、液态水滴直径大小均对扭转角度大小有影响。在重庆大学雪峰山自然覆冰试验基地,验证了该文所提出的数值模拟方法的科学性。     

高压输电线路电热融冰技术

高压输电线路冰灾严重威胁电网的安全运行,覆冰线路的电热融冰是复杂的多物理场非线性过程,从理论上揭示覆冰导线的融冰机理,分析多种计算条件下LGJ-70/10和LGJ-400/65型导线雨凇覆冰的融冰时间,提出电热融冰技术领域中关系到融冰效率、线路安全以及节能所需考虑的最短融冰时间的重要参数,总结了覆冰厚度、覆冰温度、导线温度、环境温度以及对流载荷对最短融冰时间的影响,为高压输电线路的融冰技术应用和发展提供可靠的分析依据。     

自然条件下导线覆冰形状及对融冰过程的影响研究

架空输电导线覆冰灾害是极为严重的自然灾害之一。目前采用大电流直流融冰技术是解决架空输电线路覆冰灾害最有效的方法,而导线覆冰形状对直流融冰时间有显著影响。文中在自然覆冰试验站开展了导线覆冰形状测量和直流融冰试验研究。研究表明:导线上的覆冰形状随着导线位置的改变而变化,单导线与分裂导线相比变化差异更显著,靠近铁塔处导线的覆冰较薄,越靠近中部导线的覆冰厚度增加,融冰时需要融化的冰层体积也随之增加;导线布置方式对导线的覆冰厚度及需融化冰层的体积也有影响;由于分裂导线不容易发生扭转,导线上的覆冰形状随着导线变化的幅度较单导线布置方式小;融冰试验结果表明,融冰过程中导线两端的覆冰首先发生脱落,而中部的覆冰最后脱落,导线融冰时间出现一定的分散性。     

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。     

35 kV线路融冰方案的优化

冰雪灾害中,输电线路覆冰严重,为确保电网安全稳定运行和对用户的正常供电,应及时有效地对覆冰线路融冰。在2008年1月南方的冰雪灾害中,实施传统的串接多线路的35 kV线路融冰方案比较困难,为此文章对上述融冰方案在实际应用中遇到的问题进行了分析,针对这些问题及35 kV线路覆冰的特点,提出了一种临时安装配电变压器对35 kV线路覆冰段融冰的方案。实际应用结果表明,该方案的融冰效果较好。     

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。     

基于模拟导线的输电线路覆冰探测系统*

设计了一种输电线路覆冰探测系统,该系统主要由模拟导线、光纤覆冰传感器、信号处理及采集系统组成。其中,模拟导线的直径与输电线路基本一致,安装在输电线路安全距离外,用于模拟输电线路上的覆冰情况;光纤覆冰传感器是反射及散射式光强调制型传感器,安装在模拟导线的不同位置,用于检测模拟导线上多点的覆冰情况。通过模拟导线上的覆冰情况可以预测输电线路的覆冰情况。试验表明,该探测系统具有量程大、灵敏度高、结构一体化、安装方便等优点,具有良好的应用前景。     

典型覆冰导线空气动力学特性数值和试验模拟

输电线路覆冰舞动是由覆冰导线气动力引起的,因此了解覆冰导线的空气动力学特性是研究其舞动的关键因素。为此,结合覆冰导线空气动力学特性的研究现状,采用Spalart-Allmaras(SA)湍流计算模型和ADINA有限元软件对不同覆冰厚度的典型新月型、翼型、扇型和D型覆冰导线的升力系数、阻力系数及扭矩系数等空气动力学参数进行了系统研究。利用流场压力分布特性对空气动力学参数随攻角变化出现的尖峰突跳现象进行了分析。结果表明,数值模拟与试验结果具有较好的一致性,覆冰导线空气动力学参数仅与导线规格、覆冰厚度、覆冰类型和攻角有关,受测试风速影响较小。随着导线覆冰厚度的增加,覆冰导线空气动力参数曲线负斜率和变化率变大,即线路起舞阈值降低,发生舞动的可能性增大。