大档距/高差线路非均匀覆冰下的脱冰跳跃特性研究

冰区输电导线上的覆冰脱落会减小绝缘间隙,可能引发闪络跳闸,威胁线路安全运行。针对目前基于有限元法的非均匀覆冰下导线脱冰跳跃特性研究的不足,采用有限元方法建立3档四分裂导线计算模型,研究非均匀覆冰和均匀覆冰对导线脱冰跳跃特性的影响,分析非均匀覆冰导线在档距、高差、覆冰厚度等参数下对最大脱冰跳跃高度的影响规律,并对现有经验公式进行改进。结果表明,最大脱冰跳跃高度与非均匀覆冰密切相关,非均匀覆冰下导线的脱冰跳跃高度可能大于均匀覆冰下的脱冰跳跃高度,且最大脱冰跳跃高度所在位置可能不在档距中点,更容易引发闪络跳闸事故。因此,所提非均匀覆冰下导线的脱冰跳跃特性对重冰区线路绝缘设计具有重要工程价值。     

输电线路覆冰脱落参数影响研究

覆冰脱落会造成导线断股、金具破坏和闪络等事故,是输电线路的常见灾害之一。为了研究覆冰脱落的振动机理,通过ANSYS有限元软件建立了输电线路模型,考虑覆冰刚度影响,使用生死单元技术模拟了2种典型的覆冰脱落形式,即单导线受冲击荷载脱冰和分裂导线单子导线脱冰。通过数值模拟研究了线路参数和外部荷载对导线脱冰的影响,结果表明：（1）单导线受冲击荷载脱冰在跨度较大时应考虑风荷载的影响;（2）脱冰率和跳跃高度随冲击荷载的增大而增大;（3）分裂导线单子导线脱冰能够加速分裂导线的脱冰过程,并且应考虑风荷载的影响;（4）子导线的数目与分布对脱冰率有影响;（5）在跨中附近布置间隔棒有利于减小最大跳跃高度;（6）不考虑覆冰刚度的模拟结果偏于不安全。研究成果可以为输电线路的设计提供参考。     

1000kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃特性

导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,将导致导地线间或导线档中空气间隙的减小,严重时引起闪络;特高压线路由于导线分裂根数较多,截面较大,其脱冰跳跃问题更为严重,特高压输电线路导线脱冰跳跃的考虑对于导线排列,杆塔选型,档距配置等都有重要意义。为此首先进行了单导线覆冰脱落模拟试验研究,研究了不同档距组合、不同脱冰方式下的导线脱冰跳跃规律。还通过计算机仿真的方法针对试验工况进行数值模拟,仿真计算与模拟试验的结果具有相同的规律性。建立了适用于1000 kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型,分析了连续档数、档距组合、档距大小、导线机械参数因素对特高压同塔输电线路脱冰跳跃的影响。分析了15 mm覆冰情况下特高压线路导线脱冰跳跃水平。研究表明,在15 mm覆冰及以下时,特高压同塔双回输电线路相间导线不需要水平偏移,在导线发生脱冰跳跃时线路也能安全运行。     

风荷载对输电线路导线脱冰跳跃高度的影响*

针对某500kV四档四分裂原型线路建立有限元模型,采用非线性有限元数值模拟方法研究风荷载对输电线路脱冰跳跃高度的影响,考虑脱冰瞬间气动外形及气动力参数的改变引起的风载突变,通过对不同冰厚和不同风速条件下输电导线脱冰动力响应结果的分析,得到了输电导线最大脱冰跳跃高度与脱冰前后静止状态弧垂差之间的函数关系。利用二元回归分析拟合出了输电导线考虑风荷载作用下的最大脱冰跳跃高度简化计算公式,利用该公式可更精确地计算输电线路导线及导地线之间的安全间隙,具有一定工程实用价值。     

特高压交流输电线路重覆冰区地线支架设计研究分析

根据重覆冰地区线路工程的设计经验和数据分析,对正在设计的特高压交流输电线路重覆冰区脱冰跳跃特性进行了研究。分析了不同档距、不均匀覆冰时的导地线静态和动态的接近情况,提出了特高压交流输电线路重覆冰区导地线的脱冰跳跃分析结论及重覆冰区杆塔地线支架布置要求,为后续工程设计提供参考。     

基于WOA-GA-GRNN神经网络的输电导线脱冰跳跃高度预测

覆冰脱落后导线上下振动会减小导线之间的相间距离,严重时可能造成相间距离小于绝缘间隙,引起输电线路发生相间闪络、跳闸等电气事故,严重影响输电线路安全运行。为准确得到脱冰后的最大跳跃高度,采用鲸鱼算法(WOA)混合遗传算法(GA)对广义回归神经网络(GRNN)参数进行优化,以分裂数、档距、覆冰厚度、脱冰率和导线型号作为参数输入,脱冰后最大跳跃高度作为输出,构建脱冰跳跃高度预测模型。通过有限元分析生成模型训练数据集和测试集,并采用评价指标法评估其准确性。与设计规程公式和工程简化公式的计算结果相比,该预测模型的平均相对误差最小,拟合效果更优,脱冰跳跃高度的计算准确度更高。该模型可以较准确、快速地得出最大脱冰跳跃高度,为输电线路防灾减灾设计提供支撑。     

输电线路档距组合对覆冰导线脱冰跳跃的影响

为明确输电线路塔线体系脱冰跳跃张力和幅值特性,揭示各项参数对脱冰不平衡张力和冰跳幅值的影响规律,利用ANSYS建立导线-绝缘子耦合有限元模型,针对档距组合下脱冰档位置和档距的变化,通过控制变量法,得到了档距组合对于塔线体系动态位移和不平衡张力的变化规律.结果表明:随着脱冰档档距的不断增加,其导线悬挂点处的纵向不平衡张力近似呈线性增加;随着非脱冰档档距的增加,中间档脱冰时,其导线悬挂点处的最大不平衡张力增幅不大;不论脱冰档还是非脱冰档变化,当档距较小时,其导线脱冰跳跃高度随档距的增加而增加,当档距增加到一定程度,其导线脱冰跳跃高度的变化趋于饱和.因此,线路档距组合对覆冰导线脱冰跳跃的影响显著.     

基于ANSYS的架空输电线脱冰跳跃动态特性研究

根据架空输电线的基本特性,在ANSYS中建立导线的有限元模型,分别对架空输电线在自重载荷作用和均匀覆冰情况下进行有限元找形分析.通过对覆冰线路在不同水平档距、不同覆冰厚度、不同脱冰位置的脱冰动态特性进行仿真,定性分析了导线脱冰跳跃的影响因素.仿真结果表明:架空输电线的水平档距和覆冰厚度对输电线跨中Z向位移影响显著,而脱冰位置则相对来说影响很小,故重冰区线路应尽量出现大档距.在其他条件不变的情况下,输电线脱冰后的跳跃高度随水平档距近似线性增长.     

超/特高压同塔多回输电线路脱冰跳跃动力响应分析

为了明确超/特高压同塔多回输电线路的覆冰动态特性,采用有限元方法分析了其脱冰跳跃动态响应。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了导/地线-绝缘子及铁塔-导/地线-绝缘子体系的脱冰跳跃精细化数值分析模型。以1 000 kV交流双回、500 kV交流双回同塔多回输电线路和±800 kV直流单回、500 kV交流双回同塔多回输电线路为例,考虑塔线耦合效应、脱冰位置、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下系统的脱冰跳跃分析。结果表明:当铁塔较高时,塔线耦合作用对导线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响不大,对地线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响较大;边档脱冰产生的纵向不平衡张力明显大于中档脱冰。最后,对导/地线脱冰跳跃纵向不平衡张力百分比取值进行了如下建议:1 000 kV导线及±800 kV导线取10%;500 kV导线取20%;地线取100%。     

特高压线路覆冰脱落跳跃的动力计算研究

导线脱冰是冰区输电线路中的常见现象,导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,导线跳跃将导致导线档中空气间隙的减小,严重时以致相间闪络;同时脱冰跳跃还会对绝缘子串、金具及铁塔产生较大的动态拉力,对其产生破坏作用,在重冰区大档距的情况下,导线脱冰的影响尤为显著。特高压线路由于导线分裂根数较多,截面较大,其脱冰跳跃问题更为严重,特高压脱冰跳跃的考虑对于导线排列,铁塔选型,档距配置等都有重要意义。本文首先分析了导线脱冰时的非线性的非线性动力过程,建立了适用于导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型,确定了采用中心差分的显式积分方法作为计算方法。计算得到了导线脱冰跳跃的时程响应,并分析了脱冰量（百分比）、档距组合、导线机械参数、均匀与非均匀脱冰等因素的影响。     

基于PCA-GA-LSSVM的输电线路覆冰负荷在线预测模型

针对目前输电线路覆冰负荷预测模型存在的预测精度不足、模型参数选择随意性强、预测效率低等问题,提出了一种基于现场监测数据的输电线路覆冰负荷在线预测模型。首先基于主成分分析法(PrincipalComponent Analysis, PCA)提取微气象数据中的有效信息,并采用遗传优化算法(Genetic Algorithm, GA)对惩罚系数等模型参数进行优化确定,建立离线最小二乘支持向量机(LeastSquaresSupportVectorMachines, LS-SVM)模型。然后基于KKT条件(Karush-Kuhn-Tucker conditions)和增量在线学习算法,实现了回归函数和预测模型的在线更新。最后通过云南电网相关输电线路覆冰灾害的实例进行仿真分析。实验结果表明所提模型可有效地对现场输电线路覆冰负荷进行在线预测,单步长及多步长的预测效果均优于传统的覆冰预测模型,应用该预测模型可更好地为输变电系统的除冰和维护决策服务。     

计及气象因素时间累积效应的输电线路覆冰预测

现有基于机理的覆冰预测模型考虑因素众多,结构复杂,但仍存在预测误差。基于统计回归的覆冰预测模型则较少考虑时间累积效应,与实际情况亦有出入。因此提出了计及气象因素时间累积效应的输电线路覆冰预测模型。建立了气象因素下的覆冰厚度增长简易模型,分析了覆冰厚度随时间增长的关系。并进一步考虑不同气象因素对覆冰增长的影响,构建不同气象因素覆冰厚度增长程度指标。利用历史气象数据计算该指标并与覆冰厚度监测值组成训练集,采取SVM回归方法实现对覆冰情况的预测。通过算例对现有各方法与所提方法进行了对比,验证了该预测模型在精度等方面的优势。     

架空输电导线脱冰跳跃实验系统

导线覆冰是冰区架空输电线中的常见现象,导线脱冰振荡会严重影响输电塔的结构安全。为了实现对导线覆冰脱冰的多工况实验模拟,基于总线架构式设计思想,研制了一套新型导线脱冰振荡非线性模拟实验系统,主要包括脱冰模拟模块、脱冰控制模块和数据采集模块三大部分。脱冰模拟模块负责基本实验环境的搭建,可以根据不同的架空输电线工况进行设计。脱冰控制模块实现脱冰时序的设置,并按照时序高精度地模拟出各种脱冰跳跃工况。数据采集模块对导线动张力进行实施采集,并利用双目立体视觉技术实现导线脱冰跳跃轨迹测量。系统具有较高的自动化水平,控制精度良好,能够有效测得脱冰跳跃过程中的动张力和导线跳跃轨迹。     

输电线路缺陷风险建模及其预测方法研究

输电线路缺陷发展状况的预测评估工作对安排检修和制定运维策略有着指导性意义。针对目前输电线路整体缺陷状况的评价指标较为模糊和单一、不同内外环境下输电线路缺陷发展状况不一致的问题,提出了输电线路缺陷风险建模及其预测的方法。该方法首先根据输电线路自身的特点将其细分成若干个部件。然后对输电线路各部件的缺陷严重程度进行量化,并根据输电线路的缺陷历史数据,通过隶属度分析进而定义得到输电线路整体的缺陷风险值。最后研究了各种随机因素分别对线路各部件缺陷风险值的影响。建立基于支持向量机的输电线路缺陷风险值预测模型并对线路未来时段内的缺陷风险值进行预测。通过实例证明了该方法对输电线路缺陷风险值预测的可行性。     

基于人工智能的输电线路故障快速诊断方法研究

针对电力系统发生故障后未经处理的多源告警信息可能导致故障处理时间增加的问题,提出一种基于人工智能的输电线路故障诊断方法。对输电线路故障诊断Petri网模型进行改进,在建立的模糊Petri网模型中预设变迁阈值,采用逆向搜索策略,对模糊Petri网进行约简,减小推理规模,提高故障诊断效率。所提方法可以对故障信息进行快速分析、分类处理,大大减少调度员处理信息的工作量,提高输电线路自动化水平,确保电力系统安全稳定运行。通过算例验证了所提方法的有效性。     

考虑时变故障率的架空输电线路最优巡检策略研究

目前输电线路的巡检周期多为固定性周期,不能根据线路的运行状态和环境状况进行及时调整,影响线路的供电可靠性和经济性运行。针对这一问题,给出了一种考虑时变故障率的架空输电线路最优巡检策略。以包括巡检成本、故障电量损失成本和维持可靠性的成本在内的综合目标效益函数最大作为指标,建立了基于遗传算法的线路巡检策略模型。为了得到更精确的效益函数,建立了非时齐马尔可夫时变停运模型,并结合蒙特卡罗可靠性仿真模型得到了可靠性指标,最后通过遗传算法求解出一个动态、周期可变的输电线路巡检计划。通过中部和东部两个故障率特征不同地区的实例计算,表明算法能根据输电线路的实际故障率大小进行巡检策略制定,并得到一个经济、合理、区域性、分季节性、动态可变的巡检周期计划。这避免了传统巡检过度和巡检不足的问题,能在获得较大经济效益的条件下,保证输电线路以较好的状态运行。     

变压器间及其与电流互感器暂态交互作用分析和保护对策

交直流混联复杂电网发生扰动和故障期间,变压器之间及其与电流互感器之间将发生暂态交互作用,这一复杂暂态过程,增加了故障判断的难度,影响到继电保护正确动作。近年来,电网发生不少由于变压器空投导致相邻变压器、发电机和输电线路保护误动的事故,威胁电网安全运行。从原理分析、数字仿真以及动模试验等多个层面围绕变压器励磁涌流、和应涌流以及互感器暂态饱和开展研究,论述变压器之间及其与电流互感器暂态交互作用机理,分析电磁暂态对保护的影响,提出保护的应对措施。并讨论了一种多场景仿真平台,可用于电流互感器选型和事故分析。     

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。     

新能源汇集地区广域次同步振荡监测系统研究与构建

新能源汇集地区广泛使用的电力电子设备容易产生大量次同步谐波,引发电力系统次同步振荡现象。为了实时监测及收集次同步振荡信息以研究振荡产生机理和控制方法,提出基于次同步谐波传播通道的PMU、SMU子站部署原则,将子站与WAMS主站呈辐射型互联构建广域次同步振荡监测系统。最后,将系统应用于新疆哈密地区后能实时精准、有效地监测到大量次同步振荡信息,直观地展示了次同步振荡的动态发展过程,为后续研究提供数据基础。     

基于灵敏度和潮流熵的线路过负荷控制策略

针对电网运行中线路过负荷可能引发的连锁过载跳闸问题,提出一种基于灵敏度分析和潮流熵的紧急控制模型。基于模糊多属性决策法综合灵敏度、潮流熵和节点自身功率水平提出节点功率调整指标,能够将决策专家的定性分析与定量分析相结合。根据节点功率调整指标以及节点类型形成功率调整节点集和功率平衡节点集,并提出了兼顾电网的局部过负荷问题和全局运行水平的线路过负荷紧急控制优化模型,通过多轮次系统功率调整可高效完成线路过负荷紧急控制。对IEEE39节点系统标准算例和河北南网系统的仿真结果证明了模型的正确性和有效性。