云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究

为获取云南省的雷电活动规律,结合雷电定位系统2005年—2008年的雷电监测数据,对整个云南省的落雷次数、雷暴日、落雷密度等雷电参数进行统计分析,并对雷电流幅值分布进行拟合。结果表明,采用IEEE推荐的表达式比雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线和概率密度曲线拟合效果比采用我国现行规程中推荐公式要好,规程推荐的雷电流幅值累积概率在大于29 kA时比实际值大,而规程推荐的典型杆塔反击耐雷水平大于41 kA,这使得反击耐雷水平的设计趋于保守。根据电气几何模型的基本原理,对输电线路的绕击跳闸率进行计算,结果表明实际雷电流幅值概率密度计算得到的绕击跳闸率将比规程推荐公式计算值大,当最大绕击雷电流达到80kA时,所有电压等级的绕击跳闸率将是规程计算绕击跳闸率的4倍以上,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实基本相符。     

高海拔长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性

绝缘子串并联间隙能够为雷电泄放提供通道从而有效保护绝缘子。目前并联间隙的研究中关于高海拔条件下长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性的研究较少。为此,基于高海拔输电线路实际绝缘配置,在云南电网公司超高压交流户外试验场进行了220 kV长复合、玻璃绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性的研究。结果表明:高海拔条件下并联间隙形状对长绝缘子串的雷电冲击放电特性影响不大;长绝缘子串并联间隙的雷电冲击50%放电电压随间隙距离的增大而升高,相应的伏秒特性曲线亦上移;不同材质长绝缘子串并联间隙的失效性规律不同,长复合绝缘子串的失效概率存在1个闭区间,而长玻璃绝缘子串的失效概率随雷电冲击电压的升高而近似以线性规律增大。     

开关柜内沿面放电及电弧放电多光谱特征分析

在极端条件下,高压开关柜中的局部放电可发展为非贯穿或贯穿性电弧,导致严重绝缘失效.从放电的光辐射特性出发,提出了一种针对局部放电和异常电弧的光学检测方法,利用紫外光、可见光和红外光三波段光信号的同步监测,获得了沿面放电和电弧放电的多光谱光脉冲特性,并对比分析其平均光脉冲强度、三波段光强占比和放电重复率.结果表明:放电光信号幅值与外施电压存在良好的对应关系,三个波段的统计特征在低能放电和高能放电中表现出较大差异,可依据此特征制定低能放电和高能电弧放电的判别阈值,从而提高开关柜状态预警和主动保护的置信度.     

利用地形参数计算超高压输电线路绕击跳闸率

目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要原因,而超高压输电线路雷击跳闸主要原因是绕击。基于击距理论的电气几何模型在输电线路绕击性能评估中得到了广泛的应用,该模型认为绕击率与导线高度、地面倾角等因数有关,但是输电线路实际地面倾角的获取非常困难。为此,提出了一种利用Google Earth软件来计算地面倾角的方法。首先根据输电线路杆塔经纬度坐标计算位于垂直于输电线路走廊方向上点的经纬度坐标,通过Path Editor工具调用Google Earth软件获得各点的海拔高度;然后根据各点与杆塔所在位置的高差和距离,计算杆塔地面倾角;最后以某500 kV输电线路为例,利用改进的电气几何模型,研究实际地面倾角下整条输电线路的绕击跳闸率。研究表明:输电线路两侧绕击跳闸率差别较大,建议评估输电线路绕击性能时对输电走廊两侧地形的差异加以考虑;计算结果与实际发生过的雷击情况吻合,为差异化的防雷打下了基础。     

输电线路档距两端导线不等高时雷电绕击率的计算

传统电气几何模型法将导线平均高度代入估算线路的绕击率,该方法在档距两端导线等高的情况下基本可行,但对于档距两端导线不等高的情况势必造成较大误差。为进一步提高绕击率的计算精度,以输电线路绕击率三维计算方法为基础,考虑了档距两端导线不等高时垂直于线路方向截面上档距内导线的高度变化,进而得出档距两端导线不等高时绕击率的精确计算公式;通过算例比较了用文中提出的方法和传统电气几何模型法分别算出的结果差异。用该计算方法计算得出了绕击率随保护角、杆塔高度、雷电流幅值等参数的变化较为缓慢的结果。     

运行复合绝缘子高光谱污秽检测技术

目前传统的高光谱污秽检测主要针对人工涂污样本。而运行复合绝缘子由于结构和自然积污复杂、基材浸污严重,难以运用其方法进行污秽检测。因此搭建了适用于绝缘子污秽检测的高光谱拍摄平台,并提出了一种基于高光谱的运行复合绝缘子污秽检测技术。首先,针对绝缘子光谱特性,提出了一种基于噪声学习的一维卷积降噪自动编码器(1D-RDCAE)高光谱数据转换方法,消除不同拍摄情况导致的谱线偏移现象。其次通过核主成分(KPCA)提取不同污秽程度的光谱特征;分别建立基于线性判别算法(LDA)、BP神经网络(BPNN)以及极限学习机(ELM)的运行复合绝缘子污秽检测模型。最终,检测结果表明,较之传统的高光谱污秽检测方法,笔者提出的污秽检测技术对不同拍摄情况下的污秽程度检测准确度有了大幅提高,由50%左右提高到了85%以上,为后续运行复合绝缘子光谱检测奠定了基础。     

遗传算法在接地网腐蚀故障诊断中的应用研究

为了准确诊断接地网的腐蚀情况,将遗传算法(GA)应用于接地网腐蚀故障诊断中,编制了相应的MATLAB程序。利用多层减维技术解决接地网支路个数多、遗传算法收敛速度慢的问题。以重庆110 kV典发变电站接地网为例进行了仿真实验,实验结果显示多层减维技术的应用不仅加速了遗传算法的收敛过程,也优化了算法的诊断效果。遗传算法的计算结果具有一定的波动性,应在多次程序运行结果统计分析的基础上进行腐蚀评判。对典发变电站接地网的10次程序运行结果进行综合分析后,假设的7条故障支路被全部准确定位,无误诊及漏诊支路,各腐蚀支路腐蚀程度的诊断误差最大不超过10%。     

基于危险雷电流区间分布的输电线路雷击故障性质判断方法

雷电定位系统可获取雷电流幅值、定位等信息,用于线路雷击故障定位,但至今缺乏实用的方法将雷击信息与线路雷击跳闸信息合理整合,实现雷击故障性质判定。为此,对不同杆塔接地电阻下线路反击耐雷水平及不同地线保护角和地面倾角下线路绕击临界雷电流分布区间进行量化,得到线路直击雷危险雷电流幅值分布区间,再以雷电定位系统监测所得雷击电流幅值与反击、绕击危险雷电流区间作比对的机制,建立线路雷击故障性质判别概率算法模型,形成一套完整的雷击故障性质判断方法,并基于此开发了线路雷击故障性质判断软件。经典型雷击跳闸线路的雷击性质判断验证,该方法能实现输电线路雷击故障性质的快速判定,判断结论准确可靠。     

海拔高度对云南某地雷电参数的影响

针对云南省某地雷电定位系统所统计的地面落雷信息缺乏海拔高度属性,无法分析海拔高度对雷电参数影响的情况,结合雷电定位系统和Global Mapper分析软件,分析了该地区雷电流参数与海拔高度的关系。利用先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型(ASTER GDEM)获取了地面落雷点的海拔高度属性,分析了地面落雷点的雷电流幅值、雷电回击次数、地闪密度、正极性雷在总落雷次数中所占比例等因素随海拔高度的变化关系,得出了该地区雷电参数随海拔高度变化的规律,为该地区电网设计和防雷改造提供了参考。     

特高压交流输电线路耐雷水平相关因素研究

随着输电电压等级的提高,雷击跳闸占跳闸总数的比例也在提高,而我国特高压交流输电线路的防雷研究尚属于起步阶段。通过改变线路耐雷水平参数,即:杆塔接地电阻、绝缘子片数、线路档距、避雷线架设方式、杆塔高度及雷击时输电线路的相位,建立了相应的PSCAD模型,仿真分析了雷击不同部位时各种因素对特高压架空输电线路耐雷水平的影响。结果表明:雷击塔顶时,"IVI"水平排列的耐雷水平最高;雷击档距中央时,"VVV"三角排列的耐雷水平最高,雷击档距中央比雷击塔顶时线路的耐雷水平高出很多。在雷击塔顶,档距小于360 m时,耐雷水平随档距增加而快速增加;大于360 m后,随档距增加其耐雷水平基本不变;雷击避雷线档距中央时,耐雷水平与档距的关系呈"U"形分布,在档距大于400 m以后,耐雷水平随档距的增加而提高。耐雷水平随绝缘子片数增加呈线性增加。无论哪种雷击形式,1.2/50μs雷电流波形下的耐雷水平明显比2.6/50μs雷电流波形下的高。