110kV交流输电线路地面附近工频电场横向分布研究

当高压输电线路投入运行后,其电磁现象会对环境产生一定影响。文中根据相关标准,基于等效电荷法和矢量叠加原理,以110 kV交流输电线路为例,计算并分析了距地1.5 m平面的工频电场横向衰减特性。结果表明,110 kV单回、110 kV双回逆相序交流输电线路地面附近工频电场横向分布特点为:随着与线路中心距离的增加,工频电场强度先逐渐升高,而后逐渐减小;110 kV双回正相序交流输电线路地面附近工频电场横向分布特点为:随着与线路中心距离的增加,工频电场强度逐渐减小,最大电场强度位于线路中心。当有同塔双回或者多回路线路穿越城镇居民区时,应尽量采用逆相序排列,从而达到有效减小线路下方电场的目的。     

超高压输电线路工频电场的研究及其改善措施

为深入研究超高压输电线路下方工频电场强度和改善措施,首先根据电磁场理论对输电线路的参数进行计算,得出沿线电压的分布。考虑沿线电压不同后,采用模拟电荷法对输电线下方1.5 m处的工频电场强度进行分析,并利用ANSYS软件对模拟电荷法进行验证。结果发现只需部分架设屏蔽线就可以满足要求,这样也可以节省成本。然后分析得出架设屏蔽线的合理位置。最后利用Matlab仿真得出输电线路下方部分架设屏蔽线的工频电场曲线,研究结果表明,部分架设屏蔽线可以改善输电线路的工频电场。     

工频电场对ADSS光缆特性的影响

随着电压等级的不断提高,超高压输电线路发展非常迅速.但是这些架空输电线路在运行时,附近存在较高的电场,对周围物体和公用走廊的其它线路会产生影响.电压等级越高,产生的电场影响越大.输电线路产生的电场越来越受到人们的重视.尤其是对于超高压输电线路,由于在电力铁塔上同塔悬挂全介质自承式光缆(ADSS),因此分析工频电场对ADSS光缆特性的影响非常必要.     

配电网单相接地故障的电场检测装置研制

为了提升电场检测精度,研制配电网单相接地故障的电场检测装置。利用低通调理电路采集传感单元在电场中产生的感应电压,实时计算出线路附近的电场强度。使用COMSOL软件对输电线路单相接地故障情况进行有限元仿真,观察空间电场的变化情况。搭建工频均匀电场试验平台,对PCB传感单元进行电场强度测量校正,验证COMSOL电场强度仿真值。利用验证后的仿真值对平行半圆板电场测量传感单元进行校正,建立输电线路模型,对输电线路发生单相接地故障前后的电场强度进行测量。实验结果表明,当线路A相发生接地故障时,其周围电场强度迅速减小,而B、C两相周围电场强度增大,与仿真结果一致,电场检测精度较高。     

微型电场传感器在工频电场测量中的应用研究

该文基于高性能的MEMS电场敏感芯片研制出一种新型的工频电场测量系统。针对芯片调制被测电场后其输出信号的特征,采用正交相关检测原理提出一种可抑制背景干扰噪声的工频电场解调算法,设计出小型化、空间分辨力高的工频电场测量探头,并在基础上提出MEMS工频电场测量系统的系统级设计方案,成功实现了MEMS电场敏感芯片输出信号的无线采集、滤波、以及电场信号的高精度解调。高压输电线路下工频电场测量结果表明,MEMS工频电场测量系统与传统电场测量仪的测量结果具有良好的一致性。     

输电线路防外力破坏预警技术应用研究

针对输电线路防外力破坏实用化问题,设计了输电线路防外力破坏预警系统。系统硬件以MSP430芯片为基础,检测装置利用球形工频电场传感器获取电场数据,通过低功耗无线射频将电场数据发送到报警装置,报警装置进行数据处理并通过GPRS传输数据到监控中心。介绍了检测装置和报警装置的硬件和软件设计流程,并介绍了后台管理系统和监控APP。通过对110KV和220KV输电线路进行现场试验验证,该系统运行良好,能够对输电线路的外力破坏进行预警。     

高压输电线路感应电场能量收集新方法研究

针对现有能量收集装置存在易受天气影响、安装复杂、寿命短、绝缘要求高等问题,文中提出采用电容收集高压输电线路来感应电场能量的方法.这种与高压输电线路无直接电器连接的方法,具有供能稳定、能源清洁、操作简便等特点.根据该方法收集能量的原理,建立了相应的等效电路,分析了该方法收集能量的特点.在此基础上,建立了三维场计算模型,计算了高压输电线路电场分布特性,讨论了电容极板尺寸、放置位置、高度等对能量收集的影响.最后,基于理论分析,开展了电容板收集高压输电线路周围电场试验.并采用曲线拟合方式对试验数据进行了分析.理论和试验结果表明:电容极板上的感应电压为与输电线路同相位的正弦波形,最高感应电压幅值可达21.98 kV;感应电压幅值会随着距输电线路距离减小和电容极板尺寸增大而增大,距输电线路距离对感应电压幅值影响更大.     

影响超高压架空输电线下电场的主要因素研究

针对目前日益突出的输电线路电磁环境问题,研究了输电线工频电场的计算方法,分析了影响超高压线下工频电场强度的因素,并提出了缓解因输变电工程电磁环境所引起的环保问题的对策。     

浅析交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制

在交流特高压输电电路中,工频过电压问题的出现对线路的输电能力产生了一定的影响.为了保证人们用电需求的合理满足,需要通过适宜抑制措施的应用对工频过电压问题进行有效控制.本文从工频过电压的概念入手,对交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制进行分析和研究.     

基于地面电场变化的输电线路弧垂监测技术

本文设计了一种基于地面电场变化的输电线路弧垂监测技术,该技术通过输电线路下地面场强的计算可以反演出线路的弧垂大小。技术首先考虑电场测量数据受外界环境因素和测量条件的影响,采用RBF神经网络与一般神经网络相结合的方式建立导线原始测量数据的测量数据修正模型,使修正后的测量数据逼近理想条件下的数据。其次采用本文提出的测量数据修正技术,对场强测量数据进行修正,从而得到输电线路下地面场强的精确值。再次,基于三维输电导线电场计算模型的建立,根据导线下方电场的实时测量数据,在三维电场模型下利用本文设计的基于电场信息的输电线路弧垂反演计算方法得到弧垂值。从次,通过设计基于场强变化的输电线路弧垂监测系统,对弧垂进行监测和报警,保证了输电线路的安全可靠运行。最后,对比某条典型输电导线的测量数据,验证了该算法的有效性。     

不同气象条件下特高压输电线路工频电场

为研究气象条件对特高压输电线路电磁环境的影响,特采用有限元法和模拟电荷法模拟了不同气象条件下特高压输电线路下1.5 m处的电磁环境,并采取单因素分析法分析了气象条件对特高压输电线路工频电场强度的影响,得出气象因素与它之间的线性关系图,仿真结果表明加强电磁环境的监测是非常有必要的。     

基于有限元方法对高压架空输电线路风偏电场的研究

中国地域辽阔气候复杂,架空输电线路经常面临风速大、飑线风多以及其它恶劣天气因素的影响,导致频繁出现输电线路风偏故障,对电力系统安全运行构成严重威胁.导线周围的电场能够反映输电线路风偏情况,对输电线路风偏电场的研究有利于风偏故障的防治.本文基于有限元方法对西北电网330kV架空输电线路风偏电场进行模拟,获取了输电线路周围电场分布的仿真结果.根据不同风速下输电线路的电场分布,采取相应的防风措施,可以大大降低风偏故障发生概率,这对电力系统的安全运行具有重要的工程意义和经济价值.     

三相输电线旋转电场的动态仿真分析

利用MATLAB软件对三角排列的三相输电线产生的合成电场进行了动态仿真分析,得出了合成电场的电场矢量的大小和方向不仅与时间有关,还与空间位置有关。通过仿真,可清楚的观察到电场矢量的动态旋转过程。并且根据不同空间位置上的场点的电场矢量的旋转轨迹图,可以形象直观地了解旋转矢量的极化形式、旋转方向、初相角等特点,从中总结出具有一般性的规律。由于本文只研究输电线附近周围的电场分布,所以没有考虑地面的影响。工程中应考虑大地的影响,可用镜像法计算工频电场并对其进行仿真。     

基于Matlab微带线静电场分析

推导出二维Laplace方程的有限差分公式,用Matlab语言编写程序,实例分析并绘制了屏蔽单微带线、屏蔽耦合微带线的等位线和电场强度分布图。实例计算结果表明:Matlab在解决实际的工程和数学问题中,具有使用更为简便、语句功能更强的特点,能直观地演示屏蔽微带线的电势分布图和场强立体分布图。     

非线性均匀传输线的暂态响应

在实际分布参数电路中,损耗和非线性特性往往同时存在。基于作者的教学和科研经历,本文利用有限差分法数值计算了场效应晶体管沟道这一非线性均匀传输线在高频正弦电源激励下的暂态响应过程,并采用傅里叶级数展开法得到了输出电压含有的谐波幅值。这一内容对于扩展线性均匀传输线知识,加强学生理论联系实际以及综合运用电路知识的能力,均具有较好的推动作用。     

电力线通信中扩频捕获跟踪技术

文中针对电力通信中,载波频率不高,传输信息量较少的特点提出一套数字化扩频通信捕捉,跟踪方案,结合现代通信技术与数字信号处理技术,对传统的扩频通信进行改进,有效提高其传输准确率。     

Visible Human Utilization to Render Induced Electric Field and Current Density Images Inside the Human

The external and internal exposure to power frequency electromagnetic field, generated by high-voltage power transmission lines, raises serious safety concerns. Since we cannot measure the induced electric fields and current densities inside the human body, we used the Visible Human (VH) to investigate the induced electric fields and currents in human body tissues and organs of a worker standing 2 m away from conductor phase C of a double-circuit 132 kV transmission line. The double circuit 132 kV 60 Hz transmission line has a power rating of 293 MVA and a maximum recorded peak load current of 603 A. Charge simulation method and the Biot–Savart law have been used for computation of external electric and magnetic fields. Finite-difference time-domain technique was used to calculate the organs' internal induced electric field and circulating current densities in more than 40 different tissues of the VH with 3 mm voxel size. The simulation indicates that, at 2 m away from a 132 kV transmission line, the computed external electric field is 6.485 kV/m and the external magnetic field is 66.4 $mu$T, which are below the limits set by the IEEE standards for external exposure for live-line workers. The maximum induced electric fields in the brain and heart are 23 and 14 mV/m, respectively. These values are below the IEEE standard recommended limits of 53 mV/m for the brain and 943 mV/m for the heart. The VH data allowed us to obtain two- and three-dimensional images of the induced electric field and current density distribution in different organs, tissues, and cross-sections of the human body.      

220kV电网紧凑型线路的带电作业

进入21世纪,我国工业的发展取得了辉煌的发展成就,但是工业的发展要得到电力的保障,尤其是为了不影响正常的工业生产就要求在保障输电线路正常工作的情况下完成带电作业。本文正是对220KV电网紧凑型线路的发展背景以及研究分析了传统进入电场作业的方法,并且根据220KV紧凑型电网线路进入电场的难点研究出了新的进入电场带电作业的方法,对于在这种线路上带电作业有一定的帮助。     

Development of a Wireless Sensor Network with Optical Electric Sensor for Electric Field Measurement

The area of high voltage direct current (HVDC) transmission line is very large, so using cable for electric field monitoring system is very inconvenient. Wireless sensor network (WSN) can solve this problem. Compared with the traditional communication network, WSN has the advantages of small volume, high flexibility, strong self-organization. So it’s more suitable for the construction of distributed electric field monitoring system which has long distance and high mobility. On the other hand, optical E-field sensors are passive devices and they have such advantages as compact structure, wide-band response and wide measuring range which mechanical sensors lack. A distributed wireless system with optical E-field sensor is designed for collecting and monitoring the electric field under HVDC transmission lines. This measurement system has been used in China’s state grid HVDC test base and power transmission projects. Based on the experimental results, this measurement system demonstrates that it can adapt to the complex electromagnetic environment under the transmission lines and can accomplish the accurate, flexible, and stable demands of the electric field measurement.