贵州电网冰灾事故分析及预防措施

2008 年1～2 月, 我国南方电网遭受历史罕见的覆冰积雪天气条件, 使电网设备严重覆冰, 造成输电线路发生大面积倒杆(塔)、断线(串)事故, 给工农业生产和人民的生活带来严重影响。贵州电网是这次冰灾中受损失最严重的地区之一, 历史上罕见的、长时间的冰雪冻雨气象条件是导致贵州省电网发生冰灾的基本原因, 但贵州省电网发生冰灾仍具有微地形、小气候特征, 对输电线路的危害缺乏足够的认识和冰灾发生后应急预案不完善也是导致这次冰灾的主要原因之一。文章提出应认真分析、冷静对待这种小概率事件, 避免盲目和浮躁, 不宜草率提出全面提高抗冰设计标准, 应对贵州电网覆冰的微气象条件、微地理特征进行充分的调查、系统分析, 根据微气象条件和微地理特征划分冰区等级, 并提出了今后防止或减少在极端天气条件下输电线路发生类似冰灾事故的措施。     

输电线路冰区分布图绘制关键技术

输电线路冰区等级的科学合理划分对电网的安全稳定运行起着举足轻重的作用。在分析国内外输电线路冰区分布图绘制现状的基础上,讨论了输电线路冰区分布图绘制技术及其涉及的覆冰观测方法、覆冰冰厚数值模拟、数理统计模型、冰区划分标准、微地形与微气象处理方式、运行经验订正等方面的技术现状。针对当前冰区分布图绘制存在的问题与我国电网建设的规划,给出了冰区分布图绘制关键技术的发展趋势。     

电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述

介绍了近年来世界范围主要冰灾案例。综述有关电网应对冰灾影响的文献资料,认为开展电网冰灾综合防治体系,主要包括以下3个层面：一是在覆冰严重的重要线路推广使用覆冰监测预警系统,分析电网安全风险,提高电网防冰抗冰的灾害预防能力。二是适当提高潜在的重冰地区输电线路的设计标准,针对不同的区域,除应用成熟的“过电流融冰＂和＂直流电流融冰法＂等方法外,开展基于新技术、新材料的抗冰防冰措施研究,因地制宜采用抗冰融冰技术。三是建立完善的电网恢复决策支持系统,当输电系统遭遇冰灾时,能有效地整合资源,修复电网,迅速地恢复电力供应。     

2008年韶关电网冰灾情况分析及其对策

2008年1月,我国华南地区遭受了严重的冰雪灾害,韶关电网在此次冰冻灾害中受损尤为严重。分析了此次冰灾的气象情况和成因,研究了韶关电网的线路受损情况及冰灾事故原因,提出了提高覆冰区输电线路抗冰防灾能力的措施。     

四川电网输电线路覆冰分析及防御措施

在介绍输电线路覆冰现象形成机理的基础上,通过对近期四川电网典型的输电线路覆冰事故的分析,总结出四川电网输电线路覆冰特点,并结合当今国内外防治冰灾的先进技术及四川电网现状,提出了四川电网输电线路覆冰事故的防御措施及建议.     

湖南电力系统冰灾监测结果及其分析

湖南电网2008年遭受了罕见的冰灾,输电线路损失严重。研制了一套输电线路灾情监测系统,在湖南电网推广应用68套。该系统在2008年冰灾中,准确地监视到线路覆冰情况,为线路防冰提供决策依据。通过系统的监测数据,发现本次冰灾具有强度大、覆冰重心区转移、覆冰与海拔关系不明显、受微地形微气象影响显著等特点,为今后防冰工作提供参考。     

湖南电力系统冰灾监测结果及其分析

湖南电网2008年遭受了罕见的冰灾,输电线路损失严重.研制了一套输电线路灾情监测系统,在湖南电网推广应用68套.该系统在2008年冰灾中,准确地监视到线路覆冰情况,为线路防冰提供决策依据.通过系统的监测数据,发现本次冰灾具有强度大、覆冰重心区转移、覆冰与海拔关系不明显、受微地形微气象影响显著等特点,为今后防冰工作提供参考.     

2008年广东电网输电线路冰灾受损情况及关键影响因素分析

介绍了2008年初广东电网线路设施冰灾受损、抢修复电情况,具体分析了输电线路杆塔受损、导(地)线断线、金具绝缘子掉串及通信光缆受损的形式和原因,研究了不同设计冰区、地形、海拔高程、塔型、杆塔受损类型、导(地)线受损类型、纵向荷载及垂直荷载等关键影响因素。提出输电线路防冰应采取差异化设计和重点加固原则,线路各组成部件强度应合理匹配,以最大限度地降低输电线路冰灾损失。     

青海海东330 kV 输电线路覆冰事故分析

依据青海海东某输电线路冰灾现场收集的实测冰重和基本气象资料,分析了覆冰发生的天气过程和微地形对线路覆冰的影响,为海东地区微地形区输电线路设计冰厚取值和冰区划分提供参考依据。     

赣州电网冰害情况及防冰措施的探讨与分析

为加强和改善电网输电线路的抗冰冻能力,保障电网安全、可靠、经济运行,结合赣州电网2008年1月下旬发生的冰灾事故实际情况和采取的抗冰技术措施,分析输电线路倒杆(塔)、断线的原因,探讨输电线路防冰、抗冰措施及其效果.     

基于OPGW的输电线路覆冰广域监测方法

输电线路大多架设在野外,受自然灾害影响范围较大、程度较深,而覆冰灾害给电网带来的经济损失尤为严重。在分析现有覆冰监测装置的基础上,提出了基于OPGW的输电线路覆冰广域监测方法。该方法以OPGW光缆内部光纤作为传感器,采用光纤布里渊散射技术,结合覆冰广域监测原理模型,分析覆冰与线缆温度变化关系,利用有限元分析软件对OPGW覆冰与未覆冰状态的缆线温度变化进行了热力学仿真。为验证该方法监测的性能及可靠性,在覆冰实验基地进行了现场模拟挂塔试验,试验结果表明,基于OPGW的输电线路覆冰监测能够准确定位和识别覆冰区段与未覆冰区段,实现输电线路覆冰广域监测。     

基于支持向量机和模糊控制的输电线路覆冰状态评估模型

输电线路覆冰严重威胁着电力系统的安全运行。为提高输电线路覆冰状态评估准确率,以输电线路覆冰监测系统为基础,综合考虑监测系统的等效覆冰厚度、微气象参数以及覆冰持续时间等,提出基于支持向量机和模糊控制的输电线路覆冰状态评估模型。支持向量机实现覆冰状态的初步分类,输出无覆冰状态和有覆冰状态,针对有覆冰的状态进一步通过模糊控制评估模型对覆冰的严重程度作出准确评估,输出线路覆冰综合评估结果。实验数据验证了评估模型的准确性和可行性。     

架空电力线路抗冰(雪)害的设计与对策

介绍了线路覆冰的形成及危害。根据对覆冰线路所取得的经验,提出对重冰线路防护对策采取"避、抗、融、改、防"5项措施。对新建线路,指出设计覆冰线路的要点是合理划分冰区,选取不同的设计冰厚进行线路设计;而对设计冰厚取值偏低,抗冰能力弱的已运行线路,提出了一些行之有效的抗冰措施,力求做到确保线路安全运行。     

输电线路导线覆冰AMPSO-BP神经网络预测模型

输电线路覆冰严重危害电网安全运行,因此,有必要开展线路覆冰预测研究。随着人工智能技术的不断发展,其在电网覆冰监测中的优势逐渐凸显。现有的基于覆冰增长物理模型和统计回归模型覆冰预测方法,一定程度上实现了通过微气象等因素预测覆冰增长的效果,但大都针对短期覆冰周期,对数据采集频率有很高的要求,实际工程中实现较为困难。因此文章统计分析了重庆市送变电公司2015—2019年线路观冰数据,得到了西南地区高湿环境下输电线路覆冰特性及规律,并依据覆冰增长物理过程选取了工程可测量气象参数作为覆冰影响因素,提出了一种基于自适应变异粒子群算法(adaptive mutation particle swarm optimization algorithm,AMPSO)优化BP神经网络的人工智能覆冰厚度预测模型,优化了BP神经网络的权值阈值选取,优化后的模型在预测精度上要强于单一BP神经网络与已有研究中提出的小波神经网络,具有良好的工程适用性。     

南方山区线路覆冰在线监测数据特征分析与预测模型研究

我国南方山区由于地形气候的影响,易在冬季导致输电线路严重覆冰,进而给电网的安全运行带来巨大的挑战。因此通过对线路覆冰研究,总结出南方山区覆冰数据中的规律和存在问题,其重要性不言而喻。先从覆冰在线监测系统的原理入手,并针对南方某典型山区覆冰在线监测数据开展导线覆冰特征定量分析,总结出该山区在不同微气象条件下,各个气象参数组合对覆冰的影响的规律。最后,提出一种基于模糊逻辑和神经网络建立输电线路覆冰组合预测模型的方法。     

基于灰色支持向量机的输电线路覆冰厚度预测模型

为了降低输电线路覆冰事故对电网安全造成的严重影响,对输电线路覆冰厚度进行预测将能够有效地指导电网抗冰工作。提出了基于灰色支持向量机的输电线路覆冰厚度短期预测模型,分析了样本中脏数据的剔除及数据预处理方法,通过模型预测值与实测数据的对比验证了该模型的准确性和适用性,根据模型预测的线路最大覆冰厚度值对现场观冰、冰情预警以及开展交直流融冰提供策略指导。将该模型与传统的支持向量机和广义回归神经网络覆冰预测模型进行了对比,结果表明,该模型平均误差为0.325 mm,平均绝对百分误差仅为2.61%,适用于输电线路覆冰厚度短期预测。在易覆冰地区,应用该预测模型能够更好地指导输电线路抗冰工作。     

重覆冰区特高压悬垂型杆塔不平衡张力分析

分别采用有限元分析方法与等线长法计算了典型耐张段的不平衡张力和悬垂串偏移量,这2种方法的计算结果基本一致。通过建立连续7档导线-绝缘子有限元模型,考虑多种线路设计参数的影响,分析了不同工况下重覆冰区特高压悬垂型杆塔的导线张力及不平衡张力。结果表明,覆冰加载模式、覆冰偏心和覆冰风速对不平衡张力影响不大,建议采用换算密度法模拟覆冰荷载并考虑10 m/s覆冰风速。不考虑档距差和高差时,随冰厚、档距和覆冰率的增加,导线不平衡张力百分数逐渐增加,计算得到的不同冰厚下特高压悬垂型杆塔不平衡张力百分数均小于规程规定值。随高差和档距差的增加,有高差和档距差的不平衡张力与无高差、无档距差的不平衡张力比值增大;随冰厚的增加,不平衡张力比值减小。30 mm及以下重覆冰区,不平衡张力百分数按照现行重覆冰区规程规定取值。40、50 mm重覆冰区,应将不平衡张力百分数分别提高至35%和41%。     

电网大面积冰灾分析及对策探讨

为提高电网抵御自然灾害的能力,分析了2008年1月中旬至2月上旬我国南方地区电网发生大面积冰灾的特点及原因。认为持续的雨雪冰冻天气带来的绝缘子严重覆冰、覆冰产生的过荷载、不均匀覆冰等,导致了电网发生倒塔断线、冰闪跳闸、导线舞动、设备损坏、电网解列、大面积停电等冰灾事故。结合电网遭受破坏后出现的问题,提出了应从冰区划分、路径选择、线路设计及改造、冰闪防治、应急运行方式、融冰技术等方面采取对策和措施,以防止和减少严重覆冰对电网造成的破坏和影响。并针对此次电网大面积冰灾的特点提出了今后的研究重点,包括冰情监测及预警、杆塔破坏特性、线路设计参数及标准、绝缘子冰闪特性、防冰材料、除冰手段、融冰装置等。建议从多个环节开展全方位研究。     

输电线路冰区勘测方法

覆冰荷载是架空输电线路的基本荷载之一,对线路工程造价的敏感性很高,对线路工程的运行安全至关重要。要科学地确定符合当地客观实际的冰区,首先必须进行区域覆冰气候分析,充分收集线路地区导线覆冰资料和相关气象资料,进行广泛的覆冰调查,建立观冰站点观测导线覆冰,必要时开展导线覆冰专题研究,然后采用科学的方法进行资料分析和计算,最后结合线路经过区域的地形、海拔、植被、水体等情况综合分析确定。归纳总结了覆冰调查的范围、内容、对象、技巧以及调查资料的可靠性评价、代表性分析和重现期确定;提出了设计冰厚计算的基本方法及其计算参数的订正选取原则和确定设计冰厚的方法展望;提出了覆冰微地形的判别方法及其冰厚修正原则;提出了线路冰区划分的原则、依据和方法。     

输电线路绝缘子覆冰厚度图像识别算法

针对当前绝缘子覆冰监测方法研究现状,提出对于复杂环境下的绝缘子覆冰识别。首先利用模板匹配在图像中实现绝缘子的定位检测,然后对图像进行预处理、图像分割、边缘提取等处理,提取出覆冰前后绝缘子边缘,根据区域像素初步判断有无覆冰,若有覆冰进一步再计算其覆冰厚度。最后利用提出的算法对模拟覆冰实验室和现场采集的输电线路图像进行分析,将算法计算结果与模拟覆冰实验室人工测量的绝缘子覆冰厚度值进行比较,误差小于1.5 mm。结果表明,算法能够识别绝缘子覆冰并计算其覆冰厚度,可以真实地反映现场绝缘子覆冰情况。