南方电网覆冰监测系统算法误差分析及模型改进技术研究

针对目前南方电网架空线路覆冰监测预警系统仍有诸多关键性问题待解决,如在系统核心计算方面参数选取较为简单,没有结合实际线路设计条件,从而造成覆冰预警系统覆冰模型不准确,不能直接为防冰管控工作提供有效决策依据的缺陷。因此,本文首先对系统中现有耐张塔线路覆冰厚度模型计算误差进行分析研究,其次从线路设计角度出发,对其模型进行改进。研究表明：(1)系统中现有计算模型忽略了线路初始设计冰厚、垂直档距变化特征的影响,导线等效长度取值有待商榷;(2)通过改进的计算模型,对初始的拉力值进行修正,同时综合考虑设计冰厚、垂直档距、水平应力、导线状态方程等变化等特征,以贵州省毕节地区耐张塔线路四次线路覆冰过程为例,改进的模型能够将系统现有计算模型准确度由59.8%提升至95.1%,计算结果更加接近于真实值。本文研究所得结论,能够为输电部门为防冰管控工作提供有效决策依据,以及减少人工观冰耗费大量的资源、时间。     

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。     

基于分形理论的输电线路覆冰厚度测量

输电线路覆冰是影响电力系统安全运行的因素之一,有效检测输电线路覆冰厚度,及时采取有效的除冰措施,能够预防由覆冰引起的电力事故。针对输电线路覆冰,提出基于分形理论的覆冰厚度检测方法。该方法采用毯子维分形方法分别提取导线和覆冰边缘,并用Koch曲线连接不连续覆冰边缘;根据导线直径的像素值与实际值之间的关系求出标定系数;利用标定系数计算横向和纵向的覆冰厚度。分别在覆冰现场和实验室环境下,用所提出方法进行实验,结果表明该方法不仅能够准确计算线路覆冰的厚度,还可反映覆冰的厚度分布情况,方法简单、误差小、抗噪性能好,应用于线路覆冰监测具有可观前景。     

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。     

基于XGboost的线路覆冰测量中激光测距的误差研究

电力线路覆冰测量对于冬季除冰保电供给具有非常重要的意义,本文通过分析线路覆冰测量过程中使用激光测距方式测量距离时将会产生测量误差的情况,通过实验对电力线路覆冰测量过程中的误差进行分析研究,进一步确定误差因子。然后整理相关误差影响因子,利用XGboost算法建模对激光测距计算模型进行优化,对误差进行合理修正,最终提高了激光测距仪在电力线路覆冰测量过程中的距离测量精度。     

电力覆冰监测拉力传感器的研制

输电线路覆冰一直是电力企业关注的重要问题之一,为了有效提供输电线路详实准确的覆冰情况,设计了一种电力覆冰监测拉力传感器,是输电线路覆冰在线监测系统最前端的装置,可对输电线路覆冰进行实时监测。本文从产品原理、结构、硬件电路设计、软件设计等方面对该拉力传感器的研制进行了介绍。通过实验结果表明,该拉力传感器能够满足性能测试要求,可用于架空输电线路覆冰情况的监测。     

输电线路覆冰监测用FBG拉力倾角传感器的研制

架空输电线路覆冰严重危害电网安全稳定运行。基于现有输电线路监控系统需要现场电源,易受电磁干扰等缺点以及光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器具有抗电磁场干扰、灵敏度高、体积小等优点,开发了一套基于FBG传感技术的输电线路覆冰在线监测系统。为了提高已有的FBG柱式称重传感器性能,更好地监测导线覆冰情况,研制了用于耐张塔处的FBG双闭环U型拉力传感器,可以测量导线覆冰厚度、张力、弧垂等多项重要参数。所研制的FBG双闭环U型拉力传感器由FBG传感器和弹性体两部分组成。在该传感器中,通过设计双闭环U型结构形成了高精度抗偏载能力强的拉力传感单元;弹性体受力后,在U型槽上下表面可相应地产生拉、压的主应变,两FBG波长值相减即能消除FBG应变与温度的交叉敏感问题,且不用额外补偿措施。实验室试验结果表明,所研制的光纤光栅传感器拉力测量单元线性度高,拉力传感的灵敏度为0.0413pm/N,分辨率为24.21N,非线性误差为1.7%,精确度为2.37%,相对以往的FBG柱式称重传感器,非线性误差降低了40%,精确度提高了1.2倍,各方面性能均有提高。     

基于光纤传感稳态热容平衡模型的架空线路导线温度监测

架空线路温度监测过程中,受环境温度、日照等因素的影响,导致其监测数据失真,降低监测准确度。提出基于光纤传感器的架空线路导线温度监测方法。建立架空线路导线的稳态热容平衡模型,分析影响导线温度相关因素。通过光纤温度传感器得到热膨胀的反应系数,计算求得光纤布拉格光栅对温度变化的灵敏度系数,构建传感稳态热平衡方程。结合环境温度、风速和日照辐射等参数,利用导线温升公式计算出传感导线各部位热阻值,获得相对应温度监测数据,实现架空线路导线温度监测。实验结果表明,所提方法在不影响线路正常运行情况下,实验测得导线上表面、侧方位和下表面的温度分别为27.8℃、26.6℃和23.4℃,温度监测准确,误差小。     

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.     

输电线脱冰过程中耐张串金具的受力仿真分析

针对脱冰过程中导线张力对输电线连接金具的破坏作用,运用ABAQUS软件分别建立特高压输电线路的导线模型和耐张串连接金具的整体模型.然后基于改变密度法模拟均匀覆冰的六分裂导线和覆冰脱落过程,研究不同步脱冰时各子导线的动态张力和导线束扭转角的变化规律,结果表明未脱冰子导线的动态最大张力大于导线覆冰静态张力,导线动张力与导线...     

防雾型嵌入式输电线路覆冰监测装置的研制

在高寒大雾的山区进行输电线路的覆冰监测经常由于安装在杆塔上的摄像头与待拍摄的导线距离太远而导致大雾天不能清晰的拍摄输电线路的覆冰情况。本装置采用基于ARM的嵌入式系统直接将摄像头安装在输电线路上进行近距离的拍摄,获得导线清晰的覆冰图片。系统设计考虑装置运行在高压输电线路上存在干扰,因此对PCB设计进行合理端接减少干扰,而装置供电电源采用了导线取电和太阳能的方式可较好的解决了装置的供电。该装置的成功应用使得大雾的山区能清晰获得线路覆冰图片,为输电线路的安全运行提供指导。     

导线覆冰厚度线径订正系数的理论计算分析

合理的设计冰厚可在保障电网抵御覆冰灾害能力的同时大大降低电网工程的整体造价,因此输电线路冰厚线径订正系数的正确计算具有重要的工程应用价值。本文基于量纲分析提出了一个导线覆冰碰撞率的简化计算公式,并结合雨雾凇导线覆冰理论模型导出了冰厚线径订正系数的理论计算方法,其结果与有关实验研究结果相符并优于最新行业标准(DL/T5158-2012)推荐的方法。进一步利用该方法从理论上计算分析了不同覆冰类型冰厚线径订正系数及其差异,结果表明：雾凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而减小,雨凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而增大,而模拟雨雾凇混合覆冰情况下的线径订正系数介于前两者之间。由于具有较完整的理论基础并能够考虑不同的覆冰类型和气象条件,该方法具有较好的理论普适性,对电力线路防冰设计具有较大的应用参考价值。     

220kV站街变直流融冰装置试验及其应用

直流融冰是解决架空导线覆冰是最直接、最有效、最可靠的融冰方式之一，但由于直流融冰装置只在线路覆冰期间投入运行，大部分时间都处于冷备用状态。为保证直流融冰装置在线路覆冰期间能正常运行，须定期对直流融冰装置进行检查及低压整流试验，通过试验检查晶闸管、二次系统设备的工作状况，使直流融冰装置在覆冰季前进入热备用状态，保证输电线...     

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。     

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。     

输电线路巡检机器人覆冰厚度测量装置的研究

结合在电力行业的实际应用,针对当前输电线路导线覆冰实时监测装置存在的问题,提出了安装在输电线路巡检机器人平台上使用的一种直接接触测试式的输电线路覆冰厚度测量装置。详细介绍了输电线路覆冰厚度测量装置的传感器选择、结构设计、测量原理,相应的电子电路部分以及数据处理方法。该装置的优势在于不改变原有线路,测量方式可靠,测量结果准确,可以对档距内的线路进行全程测量,较好地解决了当前存在的不足。为进一步进行性能测试打下了基础,为解决输电线路覆冰测量提供了新的解决方案。     

架空地线融冰自动接线装置的技术研究

在覆冰的季节,输电线路重冰段容易发生由于覆冰过载而导致线路断裂的事故。针对架空输电线路的覆冰问题所带来的一系列问题已经得到越来越多的关注,相比地线,地线在电网运行时,不承担通流带电任务,一般处于线路的顶端,遇到冰雪天气更易覆冰,在众多地线融冰方式中,基于直流电热融冰的方式已成为地线融冰首选,即采用地线引接线方式融冰,将导线电流导入地线,利用热效应将地线覆冰融化,针对导地线连接方式,研究一种小型化的地线融冰自动接线装置,实现了导地线间的临时连接。可对任意区段的地线覆冰进行融化,该装置具有体积小、质量轻、操作性好、通用好等优点。采用伸缩结构,可适应不同高度跳线串。同时采用蜗杆减速机构,可在各个传动环节实现自锁,使地线融冰装置在运行过程中更安全可靠。该项技术为研究解决输电线路地线和地线覆冰、降低直流融冰装置投资、降低安装难度、提高架空输电线路抗自然灾害能力,具有重要的现实意义。该小型化装置安全、简单、有效、经济可靠。目前在线路覆冰期间得到了应用,均取得了很好的融冰效果,架空地线的融冰效率及成功率均可得到保证。     

架空线路防污闪及防覆冰措施和方法

架空电力线路及其设备是电力系统的重要组成部分,是发电、输电、变配电、用电的中心环节,它的作用是分配电能。架空线路由于暴露在野外,外部的恶劣环境可能造成架空线路的污闪及覆冰事故,导致架空线路故障,影响电网的安全运行。分析了架空线路的防污闪及防覆冰措施。     

基于北斗载波差分定位技术的输电线路覆冰厚度研究

针对传统拉力倾斜传感器以及摄像头监控系统在长期监测高压输电线路覆冰厚度时易出现的使用寿命短、监测精度低、传输速度慢等问题.本文设计了一种基于北斗导航通讯技术的输电线路覆冰情况实时监测系统.该系统利用北斗载波差分定位原理准确获取输电线路的高精度空间三维位置坐标信息,后将位置坐标信息统一到笛卡尔坐标系下进行定位误差修正,根...     

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...