冰风荷载作用下架空线路脱冰跳跃风险评估方法

本文提出了一种用于评估架空线路在冰风荷载作用下脱冰风险的方法。通过仿真获取不同脱冰模式下的竖向冰跳高度、横向摆幅和端部动态张力的变化数据。进而计算输电线路相间最小间隙、冲击倍数、悬垂线夹最大不平衡张力及耐张绝缘子串的安全系数。结合这些参数,定量分析了放电、断线、线夹损害和绝缘子串损坏的风险,并输出了综合风险评估。此外,本研究引入阶跃函数来模拟脱冰和风荷载,提出了计算脱冰线路最小相间隙的新方法。以中国南方某110kV架空线路为例,验证了该方法的有效性。结果显示,C相导线脱冰导致张力大幅下降,竖向跳跃高度和横向摆幅分别达1.84m和11.6m,耐张串和悬垂线夹的不平衡张力分别高达44kN和85kN,暴露出电气和力学方面的风险。该评估与实际事故相符,证明了方法的准确性。     

基于模拟导线的输电线路覆冰质量在线测量技术研究

架空导线覆冰质量监测对维护输电线路安全稳定运行具有重要意义。由于导线的舞动,基于力学模型的传统覆冰质量测量方法往往存在较大的误差。为了降低导线覆冰质量的测量误差,基于模拟导线,构建了覆冰质量测量系统,通过测量模拟导线的覆冰质量间接监测实际导线的覆冰状况。由于测量系统的姿态晃动,测量系统在架空线路上易做不规则圆周运动,导致覆冰质量测量有较大误差;因此,基于应变式称重传感器测量质量的原理,建立圆周运动下覆冰质量测量模型,并针对采集数据的特点引入截尾均值算法以减小误差。设计覆冰质量测量实验验证系统的精度,实验结果表明：模拟导线的质量误差由0.9 g降到0.1 g,证明了该系统的有效性。     

基于大数据的导线悬垂面脱冰跳跃高速摄影测量方法研究

针对输电线路在冬季覆冰期间导线脱冰跳跃时的精确测量需求,研究了一种基于大数据的导线悬垂面摄影测量方法,讨论了基于此技术方案的高速摄影性能及主要算法及便携式脱冰跳跃摄影测量仪的制备方法。根据导线脱冰跳跃时悬垂面的摄影测量数学模型和数据采集模型,通过数据的有效帧的梳状区域连续判定法实现了数据的有效梳理,获得了有效的数据。实验结果表明,基于大数据的摄影测量方法,通过大量数据对本文提出的方法进行学习和训练,得到高速摄影测量方法在悬垂面摄影测量的精度与影像在悬垂面处的空间分辨率基本相当,能很好地捕捉导线在脱冰跳跃情况下的舞动状况,对于导线脱冰跳跃和雷击这类随机短促突发事件的高速影像采集的情况能够得到很好地应用。     

66kV覆冰导线的舞动仿真分析

针对偏心覆冰导线在风的激励下极易诱发舞动对输电线路造成损坏,对整个供电系统的安全运行造成严重危害的问题,采用Fluent软件中的SSTk-ω模型对覆冰导线的空气动力参数进行了仿真,得到了各攻角下不同冰厚的升力、阻力系数以及邓哈托系数,并依据此结果判定覆冰导线是否发生舞动。仿真结果表明:在风速相同的情况下,覆冰厚度大的易发生驰振,在冰厚度相同的情况下,风速变大气动力系数变得平稳,不易发生驰振;6mm以下的覆冰导线不会发生驰振。仿真验证了覆冰导线模型的有效性,其数据结果对覆冰导线防舞工具的设计和安装都具有重要的参考价值。     

雨雾淞导线覆冰理论模型数值模拟研究

导线覆冰的理论模型及数值模拟是研究覆冰过程机理的必要手段。 本文基于国际公认的导线覆冰理论模型框架,采用合理的覆冰过程物理参数化方法,构建了一套完整的数值计算方案,并利用其对雨雾淞导线覆冰过程进行了数值模拟研究,探讨了雨凇、雾淞及雨雾凇混合覆冰过程的机理及其演变特征。数值模拟结果表明：雾凇覆冰过程的增长曲线呈对数曲线变化特征,覆冰在开始阶段增长很快而随时间逐渐变慢; 而雨淞覆冰则随时间持续增长,且覆冰质量增长比覆冰厚度增长更为明显; 雨雾淞混合覆冰状态下覆冰的增长与单纯雨淞或雾凇覆冰的增长曲线均不同,由于干、湿覆冰机制的转换使覆冰增长过程呈现复杂的变化,而开始阶段无论是雨淞覆冰还是雾凇覆冰都可能表现出明显的湿增长特征。本文的研究结果揭示了雨雾凇导线覆冰过程的机理及其演变特征,具有较大的理论参考价值。     

微气象因素和导线温度对输电线路覆冰的影响研究

影响输电线路覆冰的主要影响因素是微气象因素(环境温度、风速、风向及相对湿度等等)和导线温度等等。而目前微气候要素和覆冰的相关性分析不全面、不系统,无法确定输电线路覆冰的主要因素。统计了云南电网靖万线110 kV线路2015年12月至2016年3月输电线路覆冰在线监测系统的各个监测参量,采用改进的灰色斜率模型分析了输电导线微气象因素(环境温度、风速。相对湿度)和导线温度与覆冰之间的关系,计算得到它们之间的关联度分别为0.198、0.075、0.265、0.496;在导线温度满足输电导线覆冰的情况下,环境温度、风速及相对湿度与覆冰间的关联度分别为0.179、0.056、0.237。因此,影响覆冰较大的因素为导线温度,可以为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全稳定运行。     

螺丝壳风电场110kV架空送出线路抗冰设计

针对螺丝壳风电场110 kV送出线路工程地形条件复杂、导线截面大和现场覆冰重的问题,本文总结分析了重冰区线路覆冰的特点,从电气和结构设计的角度阐述了抗冰设计原则。在此基础上有针对性地进行了路径选择、导地线选型、串型设计、金具设计和杆塔设计五个方面阐述了抗冰设计原则及要点,为今后类似工程的设计提供了一定参考。     

基于光纤传感的输电线路覆冰监测系统研究

输电线路严重覆冰将会造成输电塔倒塌或导线断线等事故,形成大面积停电、电网崩溃瓦解的电网事故.现用人工观冰为输电线路启动融冰提供决策依据,进而来预防覆冰过重.基于光纤传感技术与覆冰计算模型开展输电导线覆冰监测方法研究,实现云南电网某110 kV输电线路主要覆冰期(2015年12月18日至2016年2月17日)的在线监测,并与人工观冰结果进行对比验证.以4个人工观冰时间点的监测数据为例,人工观冰得到最大覆冰厚度分别为0.6 mm、0.9 mm、4.2 mm、1.5 mm;而光纤监测得到的等效覆冰厚度分别为0.381 mm、0.362 mm、0.892 mm、0.415 mm.对比发现最大覆冰厚度约为等效覆冰厚度的2～4倍.因此,基于光纤传感的输电线路覆冰监测方法可用来监测导线的等效覆冰厚度,为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全稳定运行.     

覆冰导线振动数据降噪及状态识别

为准确识别输电线路覆冰运动状态,提出基于SSA-VMD和E-KL散度的覆冰导线振动数据降噪及状态识别的方法。首先利用微惯性测量组合(MIMU)采集导线运动三轴加速度和三轴角速度原始振动数据,构建排列熵、包络熵和相关系数结合的适应度函数,利用麻雀搜索算法(SSA)优化变分模态分解(VMD)参数。用优化后的变分模态分解方法将真实振动信号与噪声分离,选取真实振动信号重构信号,完成振动信号降噪预处理,并通过仿真实验验证降噪算法对覆冰导线振动数据的适用性。搭建覆冰导线模拟系统采集数据,降噪处理后计算导线各维能量,构建E-KL散度对覆冰导线状态识别,估计覆冰导线幅值和频率变异程度。实验结果表明可有效识别覆冰导线状态并进行幅频估计。     

一种双目视觉输电线路覆冰厚度测量方法

本文提出一种基于双目视觉原理的输电线路覆冰监测方法。研发以双目相机为主的无人机覆冰监测载荷,对双目相机进行标定,获取内外检校参数,通过图像校正构建平行双目立体量测模型;在红外图像辅助下,立体量测获取特定同名点的空间位置,通过导线覆冰厚度计算和校正方法获取输电导线的覆冰厚度。大量试验表明,该方法在输电线路覆冰应急监测中具有较高的测量精度。     

架空输电线路在重冰区运行的分析及防冰措施

严重覆冰引起过荷载、不均匀覆冰或不同期脱冰引起张力差、绝缘子串覆冰闪络及覆冰导线舞动是造成覆冰事故的主要原因。考虑两个及以上的气象区,从运行维护和设计上提出了防治冰害事故的措施。     

输电塔-覆冰导线耦合体系非线性动力响应分析

为了全面准确的了解输电线路塔线耦合体系的动力特性以及覆冰导线的非线性舞动响应,建立了“三塔两线”的空间有限元模型.选用风工程界广泛应用的Davenport脉动风速谱,叠加相应位置的平均风速,模拟风速时程.运用现有的新月形覆冰计算模型,采用时程分析法分别对单塔、无覆冰塔线体系以及不同攻角下的输电塔-覆冰导线体系进行了风荷...     

高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算

由于在分析高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的过程中传统方法采用静态最大载荷计算不能考虑动态载荷的影响,以多柔体动力学和有限元模态应力分析法为分析手段,通过数值仿真计算得到不同载荷作用下履带车辆扭杆弹簧的应力时间历程曲线．依据Miner线性损伤累积理论,结合车辆行驶环境和行驶工况的分配比例和扭杆弹簧材料特性曲线,采用Goodman法和Gerber法2种等效应力修正方法,对扭杆弹簧的疲劳寿命进行分析和预测,其计算结果表明Goodman法比Gerber法保守,两者之间的预测结果相差约7倍．该研究为设计阶段履带车辆关键零部件疲劳寿命预测提供可行的分析方法．     

Numerical analysis of the dynamic effects of shock-load-induced ice shedding on overhead ground wires

A numerical model using nonlinear finite element analysis is proposed to calculate the dynamic effects of ice shedding induced by a pulse-type excitation on a single-span overhead line section. The excitation simulates the effect of an external load intended to remove the accreted ice from the cable. Several ice-shedding scenarios are studied with variables including span length and pulse-load characteristics. Different pulse-load characteristics are represented by the variation of their time histories while their amplitude is kept constant. This model serves as a basis to study various failure criteria of atmospheric glaze ice in terms of stress–strain relations and strain-rate effects. The failure criteria defined for glaze ice incorporate both axial and bending effects.     

一种垂直梳齿驱动V型梁微镜设计

设计了一种垂直梳齿驱动的V型扭转梁支撑的微镜器件.采用有限元仿真和解析方法对该器件进行了静态和动态分析.在100V直流电压下,镜面转角可达0.7°,能够满足镜而扫描所需要的起始角.同时对比了不同支撑梁结构下的前五阶模态频率以及前两阶频率比,并分析了不同梁间距以及V型梁夹角下各个参数的变化趋势,得出了使微扭转镜工作在最稳...     

基于强励模式的配电网非失电融冰原理的研究

针对配电网融冰技术存在的效果差、耗能巨大、难以非失电操作等技术缺陷,本文提出一种基于强励模式的非失电融冰方法。该方法利用趋肤效应提高线路导体的发热效率,借助覆冰的有损导电的特征使冰层在强励电源下提供有效融冰热量,最终实现了在相同发热功率下减少线路电流。通过在融冰线路两端设置滤波器,抑制激励电源引入的非工频谐波,使得非失电条件下的融冰操作成为可能。经仿真分析表明,该融冰方法能够提供较好的发热效率,且热量分布合理,十分有利于线路覆冰消融。     

基于传感器技术的导线舞动状态监测评估系统

导线舞动造成的危害一般主要是由于舞动幅值过大,造成相间气隙不够引起相间闪络造成。针对导线舞动的特点,基于传感器技术和虚拟仪器技术,开发了导线舞动状态监测评估系统。舞动监测终端实时测量现场舞动数据,经过单片机处理,通过GPRS无线传输模块发送至上位机完成图形化显示,利用上位机软件搭建的导线舞动状态评估模型实现导线舞动状态的评估。在实验室搭建了导线舞动模拟平台,引入舞动摆角,进行了运行试验。试验结果表明:该系统能有效监测导线舞动状态变化,较准确地完成导线舞动状态评估。     

基于ADSP-BF533的电力线覆冰监测

介绍了基于ADSP-BF533的电力线覆冰监测系统。该系统是基于图像监测的电力线覆冰监测装置。系统通过采用简化的Sobel算法和Hough变换对图像进行边缘识别,借助DSP的高速运算性能和优化的DSP代码,实现了电力线覆冰厚度的终端识别和自动报警功能;采用终端识别的方式,是智能监控中一种新的尝试。     

塔线体系脱冰瞬态响应分析与相似验证

运用ANSYS软件建立了三塔两跨塔线体系试验模型及其原型的有限元计算模型,并对它们在各种脱冰工况下的瞬态响应进行了分析和比较.结果表明,不仅响应的特征参数满足动力相似,而且整个时程响应曲线吻合良好,模型试验结果能够反映原型的动力特性,试验数据具备良好的互推性.本文的研究和结论不仅验证了试验模型设计的正确性,而且为试验模型的制作以及脱冰跳跃模型试验提供了理论指导.