基于马尔可夫模型的输电线路可靠性评估

为了准确分析输电线路的运行情况,针对线路在运行中可能遭受冰雪、雷击、鸟害、外力破坏等因素而处于瞬时性故障或者永久性故障,运用马尔可夫过程原理,探讨了输电线路在某种环境下处于"两状态"或者"三状态"的建模方法。该方法利用数理统计方法分析输电线路处于各种故障的运行数据,得出线路故障率及修复率,再通过MATLAB软件计算输电线路处于各种状态下的概率及系统可靠性。以湖北2001-2005年500 kV输电线路为例,采用该方法计算出系统的可靠性为88.54%,表明该模型能准确反映输电线路实际运行特性,从而提高了仿真模型的精确性。     

考虑相关故障的双回输电线路可靠性评估

电力负荷需求不断增加使得原有输电系统可能出现过负荷现象。特剐是双回平行输电线路,当其中一回线路发生故障退出而另外一回线路仍然运行时,该回线路发生过负荷的概率就会增大,甚至引起相关故障。为了考虑线路过负荷情况下双回平行输电线路的可靠性．提出应用马尔可夫随机过程建立双回平行输电线路考虑相关故障时的可靠性等效模型及其状态空间图．根据该状态空间图计算出考虑相关故障的双回平行输电线路的可靠性指标。利用算例分析了考虑相关故障时双回平行输电线路在可能的相对频率下可靠性,并与传统的双回输电线路四状态可靠性模型的可靠性指标比较。结果验证了所提可靠性等效模型的实用性和有效性,并指出输电线路过负荷运行引起相关故障对输电系统可靠性有较大影响。     

基于马尔可夫链模型的输电线路运行状态及其风险评估

综合考虑影响输电线路运行状态的内、外两方面因素,提出一种基于马尔可夫链模型的运行状态及其风险的评估方法。首先,利用马尔可夫链外推输电线路运行状态,量化外部条件下的线路初始故障概率,并进一步结合系统潮流水平,计算线路实际运行故障概率。其次,考虑系统运行约束,定义相关故障严重性指标及其基于层次分析权重的综合性指标,对线路故障下的系统"影响"进行量化。最后,利用风险评估思想,将线路故障概率与量化后的"影响"相结合,实现对线路运行风险的评估。仿真结果表明,由于综合考虑了内、外影响因子的作用,并涵盖了多类风险因子的评估指标,所提方法对系统中高风险运行的重要线路有较好的辨识能力,且有效回避了因为部分状态信息缺失造成状态评估实现困难的问题,为输电线路状态检修工作提供了参考。     

基于防鸟的架空输电线路复合绝缘子均压环多因素选型研究

110 kV架空输电线路多采用复合绝缘子进行绝缘支撑,为均匀复合绝缘子表面电场,会在其高压侧或低压侧安装均压环。不同型式、不同安装方式的均压环对复合绝缘子表面电场的影响不同。为获得以降低鸟粪闪络概率为目标的复合绝缘子均压环最优参数组合及安装策略,通过搭建三维仿真模型及真型试验平台,采用仿真和试验方法开展110 kV架空输电线路复合绝缘子均压环多因素选型研究。结果可为110 kV架空输电线路复合绝缘子均压环的安装、运维提供依据。     

计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型

输电线路的实时故障概率的计算是进行电力系统在线风险评估以及实时可靠性计算的重要组成部分。为了计算输电线路的实时故障概率值,根据输电线路的绝缘子、导线、避雷器、杆塔、地线的在线监测数据,分别建立了各个监测量的量化模型,采用未确知有理数理论去确定每层的权重系数,并结合模糊评估法,建立了输电线路实时故障概率的层次评估模型。分析南方电网的故障统计数据,恶劣天气已经成为引起输电线路故障的重要因素。在考虑恶劣天气对输电线路故障概率影响的情况下,提出并建立了考虑输电线路在线监测数据和当前气象条件的输电线路故障概率的实时评估模型。实例分析表明了所提出的输电线实时故障概率评估模型的合理性和有效性。     

输电线路绝缘子运行状况分析

在输电线路中,绝缘子通常会由于环境因素的影响发生问题,从而严重影响电网的安全运行.根据国家电网架空输电线路设计标准,对输电线路上采用的3种类型的绝缘子进行性能比对、运行试验,分析了不同类型的绝缘子在实际运行中的性能及特点.结果表明:正确选取绝缘子,是减少故障跳闸概率和检修清扫维护工作量的有效措施,可合理控制输电线路成本,提高输电线路运行可靠性和经济性,保障电网的安全运行.     

水泥污秽区输电线路绝缘子选型建议

笔者介绍了老工业基地徐州地区水泥污秽区输电线路各种类型绝缘子的运行特征,并结合生产实际对徐州电网110~500 kV输电线路绝缘子运行情况及特点进行了分析。同时,结合其他地区水泥污秽区绝缘子运行经验,提出了水泥污秽区绝缘子选型和运维的建议,以期减少水泥污秽区输电线路污闪事故的发生概率。     

雷击输电线路时全波电磁暂态特性研究

研究遭受雷击时输电线路的全波电磁暂态特性,可以得出雷击时输电线路出现闪络现象的概率,避免输电线路发生破损,提高其安全性和稳定性。构建输电线路雷击仿真模型,包括杆塔、雷电流和输电线路模型,模拟输电线路受到雷击的情况,并分析其在雷击作用下所产生的2类电压,包括直接雷过电压和感应过电压,以此为依据分析输电线路在雷击作用下的全波电磁暂态特性。结果表明,当中间杆塔上相被60 kA雷电流击中时,导线相本基杆塔和邻近杆塔在受到雷击1 s内容易出现闪络现象;绝缘子被雷击时产生500~600 kA的电弧电流,造成绝缘子破坏;在输电线路的导线中安装避雷器,可避免其被雷击时的跳闸现象。     

不同绝缘子绝缘性能的对比试验

500kV输电线路悬式绝缘子经常遭到雷击,而遭雷击后的绝缘子的绝缘性能如何是运行部门十分关注的问题。经对500kV线路两基遭雷击杆塔上的绝缘子、同杆运行而未遭雷击的绝缘子及新绝缘子进行了干状态下工频和雷电冲击的对比试验,以掌握不同绝缘子的绝缘性能及其对输电线路安全运行的影响。     

一种面向可扩展三维可视化的电力设备标记语言研究

在进行配网故障的识别中,常常需要用到配网的线路及其设备信息,为了更好地在输电线路三维可视化环境中动态组织和描述三维模型,设计提出了电力设备标记语言PEML,并进一步结合COLLADA技术实现了绝缘子等设备的动态建模和架空线路导线的动态三维仿真,实现了地表、绝缘子、杆塔、线路等三维模型的动态显示与衔接,提供输电线路的实时三维视图及其运行状态,满足了输电线路频繁变化对三维模型可扩展要求。     

Failure analyses of nonceramic insulators. Part 1: Brittle fracture characteristics

Nonceramic insulators, also referred to as composite, polymer or polymeric insulators, are used in overhead transmission lines with line voltages in the range of 69 to 735 kV. Despite the many benefits that nonceramic insulators offer in comparison with their porcelain counterparts, they can fail mechanically in service by rod fracture. One of the mechanical failure modes of the insulators is a failure process called brittle fracture, which is caused by the stress corrosion cracking (SCC) of the GRP rods. The process is catastrophic and unpredictable, leading to the drop of energized transmission lines. The most important characteristics of the brittle fracture process, which can occasionally affect high voltage nonceramic transmission line insulators, leading to their catastrophic in-service failures, have been presented in this article. In addition, several experimental techniques were suggested for the simulation of brittle fracture under laboratory conditions. Only the most important aspects of brittle fracture process have been discussed here.     

500kV输电线路带电水冲洗的工艺和实施

绝缘子污闪是导致输电线路发生跳闸故障的主要原因之一．采用带电水冲洗作业可以有效避免绝缘子污闪事故。对220kV输电线路的水冲洗已总结出一套行之有效的方法,而500kV输电线路带电水冲洗目前还是空白。介绍500kV输电线路带电水冲洗的具体工艺和操作实践,为今后开展500kV输电线路带电水冲洗作业提供参考。     

基于YOLOv2网络的绝缘子自动识别与缺陷诊断模型

针对无人机或机器人获取的输电线路绝缘子图像,提出了一种基于深度学习图像识别框架（YOLOv2）网络的输电线路绝缘子在线识别与缺陷诊断模型,训练YOLOv2网络学习复杂背景下各种绝缘子的特征并准确识别,结合边缘检测、直线检测、图像旋转和垂直投影方法,对识别出各种状态的绝缘子进行缺陷诊断。输电线路巡检图像的仿真结果表明,所提出的绝缘子自动识别与缺陷诊断方法能迅速准确地从输电线路巡检图像中识别出绝缘子,并诊断出绝缘子是否破损以及缺陷位置,有利于提升输电线路智能巡检水平。     

1000kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。     

Effect of insulator profiles on DC flashover voltage under pollutedconditions. A study using a dynamic arc model

From field experience and laboratory tests, it has been observed that the contamination flashover voltage of insulators used on DC lines is more influenced by geometry (diameter and profile) than those used on AC lines. Presented in this paper are the results and analysis of a study of the effect of insulator shapes on the DC contamination flashover voltage. A dynamic arc model is used for this purpose. The salient feature of the model is that it takes into account the geometry of the insulator at every instant of the arc propagation, and thus includes the role of geometry in the contamination flashover process. A variety of porcelain cap and pin insulator geometries that are widely used in practice have been evaluated using this model. Nonuniform pollution distribution on insulators, which is more representative of field conditions, has also been considered, and its effect on the flashover voltage has been evaluated for the various geometries. Results are in good agreement with the experimental findings. Use of the model as a design tool to select type and number of insulators for HVDC transmission lines has been illustrated     

特高压直流输电线路外绝缘设计和绝缘子选型

污秽外绝缘问题是我国直流特高压输电工程建设中最关键的技术问题之一。瓷和玻璃绝缘子已经不能满足我国特高压直流输电工程外绝缘的要求,复合绝缘子是解决该问题的必然选择。目前国内外虽然对复合绝缘子的直流污闪特性进行大量的研究,但对其人工污秽试验方法及输电线路绝缘子选型等外绝缘设计的一系列基础问题尚没有解决。为此提出了特高压直流输电线路外绝缘设计和复合绝缘子选型需要开展的研究,并对比了3种不同材料绝缘子的直流污闪特性,最后详细的论述了复合绝缘子伞裙结构的优化设计。     

层次分析法在输电线路综合防雷措施评估中的应用

基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)的基本原理,建立了一个用于评估输电线路防雷措施的层次分析结构模型,以某220kv实际线路为例对各种措施进行综合评估和计算,得到了该线路防雷改造方案的优先次序:降低接地电阻、架设耦合地线、增加避雷线根数、安装线路型避雷器、增加两片绝缘子.     

基于生成对抗网络的自爆绝缘子检测模型设计

随着输电线路的持续建设,无人机逐步代替人工成为巡线工作的主要工作方式。绝缘子在输电线路中具有重要作用,然而,因自爆绝缘子导致的事故尤为频繁,从大量的航拍图像中识别自爆绝缘子,是一个亟待解决的任务。在航拍图像中,大部分绝缘子数据均是无损绝缘子,自爆绝缘子数量较少,因而无法满足识别算法的训练要求。针对现有输电线路无人机巡检中自爆绝缘子数据量稀缺的问题,该文提出了一种基于生成对抗网络的自爆绝缘子检测模型。通过生成器和鉴别器的对抗训练,该模型仅使用无损绝缘子数据训练即能完成对自爆绝缘子的检测。在此基础上,该文优化了生成对抗网络的训练过程。通过引入指导网络,解决了生成对抗网络的模式崩塌问题,提高了对自爆绝缘子检测的召回率;通过对鉴别器的输入添加扰动,解决了生成对抗网络中的样本不均衡问题,提高了对自爆绝缘子检测的精确度。通过与其他异常检测算法的对比实验,证明了该文方法的可靠性。并通过对模型各部分的消融实验,证明了该文方法各部分的可靠性。实验结果证明,该生成对抗网络模型有效避免了传统生成对抗网络中的缺陷,完成了对自爆绝缘子的高效自动检测。     

500 kV输电线路钢化玻璃绝缘子集中自爆现象分析

针对500kV输电线路上钢化玻璃绝缘子集中自爆现象的多次发生,举例阐述了钢化玻璃绝缘子集中自爆缺陷情况,并对2000年至2004年5条500kV输电线路使用160kN玻璃绝缘子发生的自爆进行统计。分析了钢化玻璃绝缘子自爆及其不易发生掉串事故的原因,并提出了钢化玻璃绝缘子检修中可用钢丝球擦拭确保清扫质量,以及对故障闪络后钢化玻璃绝缘子的处理方式。     

Long‐Term Field Test of Polymer Insulator on 77‐kV Transmission Line

As an antivandalism measure, polymer insulators, which are light and show good performance with regard to contamination withstand voltage, have already been adopted for many new power transmission lines, mainly in the United States. However, they are subject to aging deterioration promoted by ultraviolet rays, ozone, leakage currents, and partial discharge, because polymer insulators are made of organic materials. It is important that we understand the characteristics of aging deterioration in order to maintain power transmission lines. Since polymer insulators for power transmission lines are more expensive than ceramic ones, they are little used in Japan, and there are no field data. In this study, we installed polymer insulators on a 77‐kV power transmission line, carried out field testing for 9 years, from 1997 to 2006, and investigated the electrical and mechanical characteristics of the insulators. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 175(3): 20–26, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21068