三峡地区导线覆冰与气象要素的关系

气象要素是确定在一定区域内能否形成导线覆冰、形成什么种类的导线覆冰和形成多大的导线覆冰的基本条件。根据三峡观冰站的观测资料．统计分析了每次覆冰过程的主要气象要素如温度、湿度和风向风速的均值“及(或者)变化范围，得出了在三峡地区覆冰期间不同种类覆球形成的气象条件，提出了有效覆冰时间，覆冰参数等气象要素变最及其组合参数的确定方法，采用相关分析和回归分析方法计算分析了它们对覆冰量的贡献，并建立了冰重与气象要素之间的定量美系。可供在覆冰区域内的架空线路设计确定覆冰性质、进行频率分析和估算设计覆冰荷载等进行参考。     

架空电力线覆冰监测系统

针对目前国内外覆冰监测的使用状况和存在的问题,按照实际测量的技术要求,对电力线覆冰监测系统进行了研究.通过对耐张塔张力和微气象参数的测量,在运用力学法分析覆冰测量原理的基础上,结合电力线舞动因素,推导出导线覆冰厚度的计算数学模型.依据实际使用的环境特点,给出了基于微功耗单片机MSP430F149电力线覆冰监测系统的设计方案,介绍了系统的部分硬件电路设计和软件流程框图,并讨论了仪器在软、硬2个方面的抗干扰措施.     

导线覆冰频率分析研究的进展

导线覆冰频率分析,选择的样本时间序列越长越好,至少１０年以上,一般要求２０－３０年,对于有短期覆冰的地区,应结合附近长期气象资料,采用覆冰气象模式或覆冰气象特征值的方法予以延长;对于没有覆冰观测资料的重冰区,应利用附近气象站的长期气象资料的相关气象要素进行频率分析。     

架空输电导线覆冰机理及相关预测模型现状与发展

中国是世界上电网覆冰灾害最严重的国家之一,明晰架空输电线路的覆冰机理并对覆冰情况进行准确预测对我国电网的冰灾防治有着重要的意义。基于现有的研究成果,本文详细阐述了架空输电线路覆冰机理和相关预测模型,并对这些机理和模型进行了分析与对比,总结现有研究的不足,同时指出了覆冰机理和预测模型今后的研究方向和发展趋势。     

架空输电线路覆冰监测用光纤光栅风速传感器的研制

风荷载测量是输电线路覆冰监测的重要组成部分,为解决现有输电线路覆冰在线监测系统中风速测量传感器需要现场电源,易受电磁干扰,不能实时测量风速,需要无线传输模块等缺点,开发了基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术的风速传感器,此传感器利用粘贴有 FBG 的等强度梁对风速产生的压力进行测量.鉴于温度对光纤光栅应变测量有较大影响,采用在等强度梁上下 2 侧对称粘贴光纤光栅的方法解决了温度与应变交叉敏感的问题.对所研制的传感器进行了温度影响试验和风洞试验,试验结果表明,温度造成的传感器测量误差小于±5 pm,传感器线性度良好,测量误差小于±0.5 m/s,经计算由风速测量误差引起的冰荷载测量相对误差小于 2.14%,这些参数满足现场监测的要求.     

带电导线覆冰及电场对导线覆冰的影响

分析了电场极性、电场强度对导线覆冰的影响。试验结果表明,电场对导线覆冰产生的影响与电场强度有关,当电场强度＜５ｋＶ／ｃｍ时,电场的作用加速导线覆冰;当电场强度＞１０ｋＶ／ｃｍ时,电场的作用削弱了导线覆冰。     

防止导线覆冰临界电流的传热研究

对导线覆过程进行传热分析,建立了导线覆冰过程的热平衡方程,导出适合任何条件的导线表面温度表达式,提出防止导线覆冰临界电流的计算公式,表明临界电流的大小与风流,含湿量,气温,过冷却水滴直径及导线本身特性有关,为通过科学调度负荷实现预防导线覆冰提供了理论依据。     

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。     

导线覆冰对架空输电线路结构的影响

针对2008年初我国南方地区输电线路大面积遭受的覆冰灾害天气,文章以<国家电网公司输变电工程典型设计--500 kV输电线路分册>中的5A-ZB2直线塔(呼称高33 m)为例,分别分析了导线重覆冰对导线应力和杆塔的影响,并提出了预防措施.     

基于布里渊光时域反射技术的多参数输电线路覆冰预警

因恶劣天气影响造成的输电线路覆冰将严重威胁到电网的安全稳定运行,并造成巨大的经济损失,实现准确的覆冰预警是电力系统亟待解决的问题。针对这一实际问题,为实现实时监测输电线路运行状态、及时发现并处理线路覆冰,采用布里渊光时域反射仪对武川变-察右中旗变500kV输电线路光纤复合架空地线进行在线运行状态监测,并探究利用布里渊光时域反射技术对光纤进行应力和温度监测以实现输电线路覆冰预警的可行性。数据分析表明,布里渊光时域反射仪可以在一定误差范围内准确测量光纤复合架空地线各点的温度和应力相对大小。结合输电线路覆冰时的温度、积温时间和温度日较差等温度相关参数的特性,提出综合各温度相关参数判断输电线路覆冰的条件;将本装置应用于实际输电线路在线监测,找出了被测光纤复合架空地线在2016年11月间满足该条件的具体位置和对应时间。测量结果与天气预报温度数值和变化趋势相近,表明了试验方法的准确性。     

基于多参量分布式光纤传感的架空输电线路风振监测分析

输电线路风振可能造成线路闪络、断股和金具疲劳损坏等故障,严重影响电力系统的安全稳定运行,准确和实时地监测线路的风振情况对灾害预警、故障排除和状态评估意义重大。为了解决传统风振监测手段维护困难、可靠性低等缺点,提出了一种基于多参量分布式光纤传感的输电线路风振监测装置。首先介绍了分布式光纤传感的基本原理和设备基本结构,然后利用数值仿真的方法分析了舞动和微风振动时线路的振动频率、幅值特征,论证了利用分布式光纤监测风振的可行性。实验证明,该装置能同时监测输电线路沿线各段的风振及线路内部应力变化情况,其60 km内的定位精度为±50 m,舞动及微风振动频率监测误差分别为0.07 Hz和0.01 Hz。该装置为架空输电线路的风振在线监测提供了新方法。     

Numerical analysis of overhead transmission line galloping considering wind turbulence

This study aims at clarifying the factors that cause transmission line galloping and the conditions influencing it, and at determining response evaluation indices of gallopings in turbulent flows. This is done using a three‐dimensional analytical method considering a large deformation. The analysis is based on four‐bundle transmission lines. Obtained results are as follows:

• 1 The occurrence of galloping in the smooth flow is limited by the combination of the following parameters: the initial angle of wind attack, the initial icing angle, and the wind speed. The galloping predominates mainly with one or two of the lowest in‐plane, out‐of‐plane, and torsional modes for the free vibration under the conditions that the transmission line is subject to dead load as well as static wind force. However, the galloping always occurs with torsional vibration.
• 2 The shape of the Lissajous figure for displacement depends on the initial angle of wind attack and the initial icing angle, as well as wind speed. The main shapes are vertically elliptic, horizontally elliptic, and a configuration having the shape of a horizontally rotated figure of eight.
• 3 The predominant frequency components of gallopings in turbulent flows are amplified and controlled by the turbulence intensity. Vibration frequency components unrelated to galloping increase linearly with rise in turbulence intensity.
• 4 There is a time lag of 30 s between galloping vibration and the fluctuating wind speed. The relationships between mean wind speeds and both trend components and standard deviations of galloping in turbulent flows closely correspond to those relationships during the smooth flow, and they can be obtained using the average time of 10 times the shortest vibration period of the transmission line. That is, the response values of transmission lines in the smooth flow can be utilized to estimate gallopings in turbulent flows. To estimate the maximum amplitude of a galloping, a peak factor of approximately 2.5 can be used. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 131(3): 19–33, 2000

     

架空送电线路特殊增容运行研究

近年国内大力开展输电线路增容运行研究以提高输电线路输送容量,研究范围主要集中在线路正常运行条件下,可是在电网基建检修、事故应急等特殊情况下,输电线路同样存在增容运行需求。广东在开展架空线路正常增容研究基础上,对线路特殊增容可行性进行研究,通过计算架空线路在特殊增容载流下的弧垂变化和特殊增容运行要求的最小跨距,确认实施线路特殊增容是可行的,并提出特殊允许电流I1、I2的确定原则和验算方法,对多回实际运行线路展开特殊增容实例分析,确认在电网特殊情况下可实现架空送电线路安全增容运行。     

数字通道对纵联线路保护影响的探讨

随着光纤等数字通道在高压输电线路保护中的逐渐推广应用,充分利用数字通道来完善成套保护的原理就显得尤为重要。从距离保护的振荡闭锁、非全相识别、高频保护、自动重合闸、实测线路参数等几个方面提出改进保护性能的措施,并提出保护原理进一步改进的可能性及方向。     

架空输电线路自主巡检机器人规划设计

针对架空输电线路巡检中,杆塔、导（地）线上存在诸多障碍物（防震锤、压接管、耐张线夹、悬垂线夹等）及其相对位置和形态不固定的特点,设计了1种能够自主行进、跨越障碍物的巡检机器人。通过本体控制系统规划、传感器识别系统和补给电源设计等关键技术的应用,使巡检机器人上线自主行进过程试验取得初步成功。结果表明：自主行进过程中机器人与地面基站之间数据通信流畅,传感器探测回传图像清晰,从而验证了巡检机器人机构部件及控制系统的有效性。     

基于时频特性相似度的新能源场站T接型送出线路高速保护

新能源短路电流呈现幅值受限的非工频特征,导致差动保护的动作性能下降。在分析新能源电源与传统同步发电机故障特性的基础上,提出基于时频特性相似度的新能源场站T接型送出线路高速保护原理。该方法首先利用压缩感知压缩高频率采样信号,传输低频率压缩信号,降低保护通信量。然后利用小波变换提取故障电流的时频特征,利用主成分分析法(principal component analysis, PCA)剔除时频特征的冗余信息,得到时频特征矩阵。最后利用堪培拉距离衡量时频特征矩阵相似度,提出基于时频特性相似度的高速保护原理。所提保护理论上可以在故障5 ms内可靠识别区内外故障,具有较强的耐受故障电阻和系统噪声的能力,并且适用于新能源弱出力的场景。硬件在环实验结果和现场录波数据验证了所提保护的有效性。     

考虑风速风向联合分布的大风灾害下电力断线倒塔概率预测

针对实际线路风速与风向数据很难获取、现有大风灾害下断线倒塔概率预测误差偏高的不足,提出了考虑风速风向相关性的电力断线倒塔概率预测模型。该模型采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,计算输电线路高度各风向的有效最优概率分布类型及参数。利用输电线路风荷载模型和铁塔风荷载模型计算得到各个方向下线路和铁塔能承受的最大风速。对数值天气预报数据进行处理,采用高度修正和插值映射后的预报风速数据作为输入参数,实现线路气象数据不足时风灾下电力断线倒塔的概率高精度预测。     

基于ZigBee技术的导线接头温度集群监测

在ZigBee技术原理和协议标准的基础上,结合输电线路导线接头温度在线监测的性能需要,研制了基于ZigBee技术的输电线路导线接头温度集群监测系统.采用分布式测量系统架构,设计了温度监测终端协调器节点和子节点的硬件平台和应用软件,实现了导线及其接头温度的多点采集和数据整合传输.重点说明了利用ZigBee协议进行测温节点无线集群网络建立、子节点动态增减的原理和方法,给出了不同类型应用层数据帧实现网络化传输的详细流程.通过升流器模拟输电线路的不同导线负荷进行试验测试的结果表明,设计开发的系统软硬件运行正常,组网和传输性能良好,具有ZigBee技术特有的应用优势.     

架空输电线路状态检修探索

针对佳木斯电业局送电线路停电检修的实际情况,提出开展状态停电检修的必要性和可行性,并探索科学、合理的状态停电检修管理方法.     

基于张力测量的输电线路导线舞动在线监测系统

本文依据输电线路舞动时导线张力变化的模型,计算了其水平分量和竖直分量的变化值,研制了一套可在线测量导线舞动的监测系统。基于导线机械结构,设计出了适应于线路测量的压力传感器;通过A/D转换,输出张力变化的数字信号;基于ZigBee无线传输技术,实现导线张力的在线监测。最后通过某线路对比测试,证明该测量系统可有效地实现输电线路的舞动测量。当风速大于6.7 m/s时,导线舞动幅值与风速呈现正相关关系,直到风速为12 m/s时,舞动达到最大值6.1 m;随着风速进一步增大,导线舞动幅值呈现震荡趋势。