一种基于历史数据的输电线路覆冰增长快速预测方法

2008年初极端冰雪灾害给中国南方输电线路造成了极大破坏,引起了对架空输电线路覆冰模型研究的重视。导线覆冰增长的物理过程极为复杂,受气候环境多变和气象、季节、地形地理条件、海拔、线路走向、导线本身等各种复杂因素的影响,给基于在线监测数据预测短期覆冰增长带来困难。提出一种基于在线监测的覆冰厚度历史数据的覆冰发展趋势快速预测方法——组合灰色神经网络预测模型。首先远程采集力学数据,根据模型求得覆冰厚度的历史数据;然后分别建立GM(1,1)、Verhulst和DGM(1,1)三种灰色模型,得到三组覆冰厚度趋势数据;最后将三组数据作为神经网络输入,得到覆冰趋势曲线。以云南电网和广西电网典型的两次不同类型覆冰过程为例进行了验证。结果表明,在缺乏微气象和地形条件的贫信息状态下,此模型在覆冰增长快速预测中是适用的,有效的。     

输电线路覆冰厚度的概率分布模型比较分析

根据1959~1983年间湖北恩施绿葱坡和1940~1999年间捷克Studnice覆冰观测站的年最大覆冰荷载观测数据,文章分别按正态分布、极值Ⅰ型、极值Ⅱ型和极值Ⅲ型分布以及PearsonⅢ型指数分布模型进行拟合,并采用柯尔莫戈洛夫法检验了拟合度最优的概率模型;基于拟合的各概率模型,对上述两个区域在不同重现期的覆冰厚度进行了计算分析。根据覆冰厚度概率模型拟合度检验和不同重现期覆冰厚度的计算结果,笔者建议对于重冰区的输电线路或缺少覆冰资料的地区,覆冰厚度宜采用极值Ⅱ型分布函数拟合;对于普通覆冰区的输电线路,覆冰厚度宜采用极值Ⅰ型分布函数拟合。     

钢管塔有限元模型快速建模及覆冰动力特性分析

采用通用有限元分析软件SAP 2000,选取1个500kV双回路直线型钢管输电塔架,通过建立空间桁架模型、空间刚架模型和由杆单元及梁单元组成的混合有限元模型,较全面分析讨论节点构造和节点刚度等因素对塔架动力特性的影响,系统研究不同有限元模型对模态分析结果的影响,指出各种有限元模型在塔架动力特性分析中的特点和适用范围。在模型分析的基础上,对不同覆冰厚度下的钢管塔动力特性进行分析,为进一步研究钢管输电塔在覆冰条件下的地震及脉动风动力分析提供基础。研究表明：塔架整体覆冰对钢管塔架的动力特性影响明显,钢管塔截止频率随覆冰厚度的增加而减小;塔架自振频率的减小幅度随覆冰厚度的增加而逐渐增大,因此在进行覆冰条件下的钢管塔动力分析有限元计算时,应特别重视覆冰对钢管塔架的动力特性影响。     

三维新月形变截面覆冰斜拉索气动力特性研究

为研究变截面覆冰对斜拉索气动力特性的影响,应用FLUENT中的SST k-ω 模型对三维新月形变截面覆冰斜拉索绕流场进行数值模拟;将变截面覆冰斜拉索模型划分为6个节段,分别监测不同覆冰厚度节段的气动力,得到全攻角下各节段以及全索的阻力系数和升力系数;基于Den Hartog机制,获得驰振力系数,进而研究变截面覆冰斜拉索的驰振稳定性。结果表明:变截面覆冰形态对斜拉索的流场分布影响较大,其绕流场具有明显的三维流动特性;由于覆冰厚度的变化,变截面覆冰斜拉索各节段表现出不同的气动力特性和驰振稳定性;经过三维模拟计算,变截面覆冰斜拉索各节段及全索的部分驰振力系数小于0,拉索具有发生覆冰驰振的可能性,变截面覆冰对斜拉索的气动力特性影响较大。     

基于称重法覆冰监测模式下的垂直 档距参量取值研究

目前应用最为广泛的覆冰厚度计算模型主要是针对称重法原理,而垂直档距是该模型中非常重要的一个参量,参量取值的准确度对等值覆冰厚度的监测结果准确度具有决定性的影响。但在现阶段的工程实践中,现有的各个计算模型并未对垂直档距参量在线路运行过程中动态变化特性进行全面、深入的考量,因此影响了覆冰预警系统的应用效果。本文对垂直档距在输电线路运行过程中的动态变化特性进行了定性和定量分析,研究了冰荷载和温度变化对导线应力及垂直档距的影响,并通过数值仿真对其影响程度进行了评估,最终在此基础上提出了基于垂直档距动态变化特性的覆冰厚度计算策略,从而提高称重法测量输电线路覆冰厚度的准确度。     

新月形覆冰导线气动力特性的数值模拟

运用FLUENT软件,数值模拟了新月形覆冰导线的气动力特性,并将模拟结果与风洞试验结果进行了对比。数值模拟结果表明风速和冰厚两个因素对气动力特性有较大的影响,比较准确地模拟出新月形覆冰导线的气动力负阻尼区,数值模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果表明,适当的数值模拟可以在一定程度上代替风洞试验,预测覆冰输电导线发生驰振的可能性和条件。     

华中电网覆冰监测系统典型实例分析

简要介绍了华中电网覆冰在线监测系统的构成及工作原理,并应用其对2008年冰灾期间复沙II回198#测点进行了详细分析,从测试数据可以判断覆冰大致分为四个阶段:产生,稳定,迅速增加,覆冰融化。这四个阶段与当时的气候条件变化是吻合的。当系统得到的等值覆冰厚度达到最大17.4mm时,附近距离10多公里处的复沙I回线路出现了倒塔,与现场条件吻合。结果表明:华中电网覆冰在线监测系统能及时反映现场覆冰状况,能较为准确地判断被测杆塔实际的覆冰信息,可用于指导生产运行。     

覆冰荷载下输电铁塔体系可靠度研究

研究在覆冰荷载作用下,输电铁塔主要失效模式及其体系可靠度。建立覆冰荷载作用下寻找输电铁塔主要失效模式的方法,该方法以覆冰厚度为控制量,可以方便地获得铁塔的主要失效模式及相应的极限覆冰厚度。利用基于响应面的随机有限元法来获得各失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法得到各失效模式的等效线性化极限状态方程。所有的失效模式组成一个串联系统,计算各失效模式间的相关系数,最后由Ditlevsen界限法计算输电铁塔体系可靠度。分析在2008年初的冰雪天气里发生倒塌的我国南方某220kV输电铁塔的主要失效模式及其体系可靠度。通过计算指出由于不平衡张力的存在,使输电铁塔的极限覆冰厚度接近于它的设计覆冰厚度;同时指出:如果借鉴构件的目标可靠度指标的话,既有输电铁塔在设计覆冰条件下,体系可靠度指标不能满足要求。     

拉布拉多海一年平整冰厚度SAR反演算法

在利用实测一年平整冰厚数据和同步全极化RADARSAT-2 SAR影像、全面分析不同SAR极化参数对海冰厚度敏感度的基础上,发现Alpha角最高;从理论上证实利用两者相关性反演冰厚的可行性,将所得经验方程用于冰厚反演,其结果与实测数据吻合较好;与现有常用方法的反演结果进行对比表明,新方法误差较小;Alpha角可以用于一年平整冰厚度反演,证明全极化SAR海冰信息反演冰厚确有优势。     

棒形悬式复合绝缘子覆冰操作冲击特性的研究

覆冰后的棒形悬式绝缘子电气强度明显下降,容易造成覆冰绝缘子串冰闪事故。分别研究了不同覆冰重量和水电导率对操作冲击U50%放电电压的影响,得出覆冰棒形悬式复合绝缘子的U50%放电电压随覆冰重量和水电导率的增加呈乘幂关系下降;冰闪电压随覆冰重量下降的速率呈逐渐变缓的趋势;棒形悬式复合绝缘子的正极性比负极性的操作冲击放电电压低。