500 kV输电线路绕击雷影响因素及防范措施研究

鉴于目前我国相关的电力能源供需分布不均衡,我国许多的电力供应都需要通过长距离大容量输电线路来完成。经过长期的应用分析可知,500 kV输电线路通常需要经过高山、丘陵及旷野等自然环境,而输电线路长期暴露在自然环境中,非常容易受到外界的损害及影响。在输电线路破坏因素中,雷击是威胁输电线路安全运行较为主要的一个因素,对输电线路的安全运行有非常重要的影响。基于此,对500 kV输电线路绕击雷影响因素进行了分析,并提出输电线路绕击防范措施,以增强防雷措施的针对性、可行性和经济性。     

基于输电杆塔的无人机精细化巡检研究

针对输电杆塔的无人机精细化巡检,给出了航迹规划方法并阐述了关键技术。航迹规划原则一般以∩型顺序拍摄,不同的塔型拍摄顺序有差异;拍摄点位复杂的杆塔采用启发式算法进行航迹规划;采用毫米波雷达避障,利用RTK技术进行厘米级定位,动力控制系统可使无人机平稳地悬停拍摄。目前的精细化巡检仍以人工操作为主,需通过视觉算法增加其自主性、智能性。     

基于特征模理论的输电线路铁塔无源干扰研究

输电线路铁塔作为大型金属导体会对邻近的无线电台站产生干扰现象,其主要是由输电线路铁塔受无线电激励在金属表面产生感应电流,进而形成电磁散射场引起。为了抑制输电线路铁塔的无源干扰影响,提出使用特征模理论对输电线路铁塔进行分析。首先根据特征模理论计算,得到若干个特征模式。然后依据特征模式的模式显著性提出对特征模式的模式选择方法,采用矩量法与该方法的计算结果对比,验证了所提方法的可行性。最后通过特征模式电流密度的分布情况,对鼓型塔的全横臂细节锥形模型横担半径、横担长度、塔身半径等本体结构特征与无源干扰之间的关联特性进行分析。结果表明,鼓型塔的结构特征中对无源干扰影响最大的是塔基座、中间塔杆和低处横担,调整结构前后使得观测点处无源干扰大小减小了17%,抑制了输电铁塔的无源干扰能力。论文为输电线路的主动防护措施的制定提供指导和理论依据。     

基于油中溶解气监测的变压器在线半监督故障诊断方法研究

变压器是电力系统中的核心设备,其运行的可靠性直接影响着整个电力系统的稳定与安全,因此对变压器运行状态进行实时分析并进行准确的故障诊断非常重要。针对变压器运行状态数据难以收集、故障数据缺乏而导致故障分析模型泛化能力差的问题,该文提出了一种半监督流形嵌入(semi-supervised manifold embedding,SSME)学习的变压器在线故障诊断方法。该方法使用变压器油中H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄和C₂H₂ 5种不同气体的浓度特征和运行状态类别的有限样本,联合大量在线监测获得的气体浓度样本数据,建立一种在线的半监督故障诊断模型来分析变压器的运行状态,该模型能在0.1s内完成700条在线监测数据的状态检测,其性能可以达到在线诊断的要求。结合实例,对所设计的变压器故障诊断模型的准确性和诊断效率进行了对比分析实验。实验结果表明,该文提出的方法的故障诊断准确率高于经典的深度置信网络(deep belief ...     

数据与模型驱动在输电杆塔风致灾损预测中的应用对比分析

应对气候变化带来的电网灾损是保障新型电力系统安全运行的关键之一。该文以输电杆塔风致灾损预测为出发点,对现有两类主流方法——数据驱动与模型驱动进行对比分析。在数据驱动方面,基于多源异构数据构建样本集,利用随机森林算法对输电杆塔风致灾损概率进行预测。在模型驱动方面,将输电线路与杆塔构成的塔线系统进行建模分析,利用设备应力强度与风荷载相关关系求取杆塔损毁概率。最后,通过台风“彩虹”下我国沿海某地区案例,对两类方法的预测结果进行对比,结果表明,模型驱动方法的预测精度较高,但建模复杂度较高,难以大范围广域应用;而数据驱动方法建模复杂度较低,计算效率高,同时具有较高预测精度,可为生产实际提供指导。随着数字化、信息化及智能化等技术普及,数据驱动方法因其建模复杂度低等特点,将会在未来科学应对电网灾害中发挥关键作用。     

不同拓扑柔性直流配电系统过电流理论计算方法适用范围

柔性直流配电系统是接入新能源、促进分布式能源发展的重要技术手段,其过电流计算是限流方案设计、设备选型、保护策略等的研究基础。具有普适性的精确理论计算方法可以简化和指导过电流的大量电磁暂态仿真。因此,文中开展了放射状和环状柔性直流配电系统极间短路故障下典型过电流理论计算方法的误差原因、影响因素和适用范围的系统性分析。首先,分别分析放射状柔性直流配电系统中过电流的解析计算方法和环状柔性直流配电系统中过电流的数值计算方法,提出了理论计算方法产生误差的根本原因是线路模型误差和公共线路耦合等。然后,在不同拓扑结构下,分析限流电抗器、线路型式及线路长度等因素对过电流理论计算误差的影响。最后,针对不同工况,提出了不同拓扑结构的柔性直流配电系统过电流理论计算方法的适用范围。     

HVDC送端交流系统故障暂态过电压评估指标

特高压直流输电系统直流闭锁故障及交流系统短路故障引起的暂态过电压,对系统稳定性造成严重冲击。量化评估交直流系统暂态性能指标,对确定交直流电力系统规划设计和调度运行具有指导意义。对交流系统暂态过电压机理进行分析,推导出基于无功补偿和短路比的暂态过电压计算方法,基于系统短路比与补偿电容和交流滤波器参数的比值定义了暂态电压评估指标R_r。研究表明,随着该暂态电压评估指标R_r减小,系统故障后送端换流母线暂态电压升高,受端也会发生不同程度的换相失败。最后,基于国际大电网会议直流标准测试系统,验证了所提指标的有效性。     

基于GIM模型的输电线路通道隐患快速检测

为解决现有输电线路电网信息模型(grid information model, GIM)通道隐患检测方法检测效率低、优化算法存在漏检的问题,提出一种基于等线长点集化和球体包含原理的通道隐患快速检测方法。首先,采用等线长间隔采样方式将导线由空间曲线转化为离散点集,使离散点集在电力线上均匀分布以解决传统等水平间隔采样方式离散点集分布不均匀、特殊档精度较差问题;其次,在地物点到电力线离散点最近距离计算过程中引入球体包含原理对地物点隐患可能进行判断,对不存在隐患可能的地物点跳过邻近点搜索计算,实现通道隐患快速检测。实验表明,该方法在导线点集化方面,对于普通档、特殊档均能保证采样点均匀分布,在线长间隔为10 cm的情况下将最近点的定位误差始终控制在5 cm以内;在检测效率方面,在保证检测精度的前提下将隐患检测耗时优化为传统逐点检测耗时的6.9%,具有较强的实际应用价值。     

基于 FEF-DeepLabV3+的电力金具锈蚀分割方法

金具锈蚀在输电线路航拍图像中细节丰富且分布不规律,为克服分割检测过程中局部信息丢失、精度低和速度慢等问题,提出基于DeepLabV3+的金具锈蚀语义分割模型。替换其主干网络为轻量化改进MobileNetV3网络加快运算速度,并提出自适应特征金字塔(adaptive feature pyramid, AFP)结构融合多尺度。结合FRN层提出特征融合空洞空间金字塔池化(feature fusion atrous spatial pyramid pooling, FEF-ASPP)结构,能够在加强像素间联系的同时不降低分辨率。最后优化损失函数,提高算子的有效性。实验表明,mIoU和mPA分别达到了87.15%、96.64%,相较于原模型提高了3.09%、4.29%。参数量仅为原模型的48%,推理时间仅为15.94 ms,降低了对设备算力的要求,实现高效高精度、轻量化的输电设备锈蚀缺陷分割检测。     

包络微分算子增强直流故障电弧特征及其半监督式辨识方法北大核心CSCD

针对生弧材料弱化故障电弧特征和监督式学习方法依赖于大量标记数据的问题,提出了包络微分算子增强故障电弧特征,并采用半监督学习模型融合该特征辨识直流故障电弧和生弧材料的方法。首先依据UL 1699B搭建直流故障电弧实验平台,采集了铝、黄铜、不锈钢、石墨铸铁以及球墨铸铁常见电力设备材料下的故障电弧信号,再采用包络微分算子增强电弧小波特征,有效提升了多生弧材料条件下的故障电弧特征显著性。然后通过K⁃Means算法进行离群点检测,有效降低了同种生弧材料的特征波动。最后通过采用半监督学习算法MixMatch改进长短期记忆网络(long short⁃term memory,LSTM)模型,实验结果验证了该模型可在有限故障数据条件下获得比现有监督式学习模型更高的故障电弧和生弧材料辨识性能,为直流故障电弧精准运维提供了可行的技术手段。