基于波形群灵敏角特征的输电线路故障单端行波辨识与测距

针对输电线路单端行波测距难以可靠、有效辨识第二个波头的不足,该文提出基于波形群灵敏角检测的单端行波辨识与测距方法。首先,对线路故障波过程的解析和规律分析,发现波头局部波形呈现灵敏角和非轴对称性的特点。进而提出利用Radon变换变角度投影检测最灵敏角并判别最灵敏角两侧非轴对称特性,实现单端故障初始行波及多次同极性行波群的可靠辨识。最后,基于多次同极性行波到达时差构造多测距算式,输出最合理测距结果。所提方法将时域波头辨识转化为波形图像空间域最灵敏变化方向和几何轴对称性的检测,抗干扰能力强,大幅提升检测可靠性和后续波头的识别能力,提升单端测距算式冗余性。大量实测和仿真数据测试表明,算法有效、可靠、直观,适用范围广,为单端行波分析故障测距及扩展应用提供了新思路。

基于图像感知的输电线路智能巡检综述

输电线路是电网建设的重要组成部分,定期巡检对于确保输电线路的稳定运行至关重要。文中围绕输电线路智能巡检需求,首先梳理了输电线路不同的巡检方法,介绍了智能巡检中所需的系统框架设备以及智能算法;重点总结了基于传统图像处理和深度学习的智能巡检方法;其次针对输电线路中存在的各种不同故障总结了相关的智能巡检方法,并且通过评价指标进行了对比分析;最后梳理了研究难点,对基于深度学习方法的输电线路巡检发展趋势进行了展望,所提出和总结的输电线路智能巡检方法具有多方面的指导意义。

融合边缘感知与统计纹理知识的输电线路金具锈蚀检测

针对输电线路金具目标小、背景环境复杂和锈蚀区域不规则等问题,提出了一种融合边缘感知与统计纹理知识的输电线路金具锈蚀检测算法。首先通过改进YOLOv7模型检测金具,然后利用改进Res-UNet模型对检测的金具进行锈蚀分割,加入SE(squeeze-excitation)注意力提高模型的稳定性,引入统计纹理知识模块(statistical texture knowledge module,STM)和边缘感知模块(edge-aware module,EAM),提出一种知识融合模块对边缘感知和统计纹理知识进行融合,提高对锈蚀分割精度。实验结果表明,检测和分割模型mAP分别提高了2.8百分点和7.7百分点。

特勒根似功率保护在同塔双回交流输电线路中的应用

随着我国电网规模快速扩张,输电通道资源日渐紧缺,同塔多回输电技术逐渐得到广泛应用。超/特高压远距离输电线路一般以差动保护作为双重主保护,与纵联距离/方向保护构成双重化配置。但用于同塔双回输电线路时,分布电容电流将影响差动保护的灵敏度;同时,由于双回线线间和相间较强的电磁耦合作用,线间互感的影响将会降低纵联距离、纵联方向保护判断的正确性,导致原来的保护配置方案难以直接应用。将特勒根似功率保护原理推广至同塔双回线路,提出了一种基于特勒根似功率定理的同塔双回输电线路纵联保护方法,能够不受双回线内部复杂电磁耦合、分布电容、系统负荷等影响,并验证了该保护的对时方案在双回线路中的适用性。采用MATLAB/Simulink仿真软件搭建1000kV特高压同塔双回输电线示范工程模型,经大量仿真实验,验证了所提保护方法的有效性。

超/特高压输电线路雷电绕击分析方法及其适应性

输电线路雷击已成为制约电力系统安全可靠运行的首要因素,而500 kV及以上电压等级的输电线路主要以雷电绕击导线为主。该文在回顾电气几何模型发展历史的基础上,针对电气几何模型忽略大部分雷击物理过程的问题,详细分析先导发展法,包括雷击输电线路物理过程、先导发展模型参数选择、数值方法实现及模型验证,该方法能够全面模拟雷击发展的物理过程;最后,采用先导发展法分析影响线路绕击特性的因素,并讨论不同绕击分析方法的适用范围,对于500 kV及以上的超特高压线路以及同塔多回输电线路,宜采用先导发展法分析雷电绕击。该研究可为输电线路防雷设计及运行事故分析提供关键技术支撑。

基于先验知识辅助聚类的粗-精输电线路多金具检测

为了解决输电线路多金具检测任务中存在的小目标和密集遮挡问题并充分利用金具高分辨率航拍图像的信息优势,提出基于先验知识辅助聚类的粗-精输电线路多金具检测方法。首先,通过粗检测模块实现对输电线路高分辨率航拍图像的初步感知。接着,通过先验知识指导结构场景子区域选取模块中聚类算法半径的确定,以自适应聚类出合适的子区域。最后,设计精检测模块充分利用高分辨率航拍图像中的关键信息,进行金具的精确感知,并融合粗检测结果以实现由粗到精的金具识别。经实验证明,基于先验知识辅助聚类的粗-精输电线路多金具检测模型比之基线模型准确率提高了11.3%,对其中小目标金具和密集遮挡金具检测准确率的提高尤为明显。

基于湖北输电线路灾情的山火分布特征分析

[目的]利用湖北输电线路山火历史灾情数据对山火分布特征进行分析。[方法]基于2016~2021年湖北省输电线路山火灾情资料,运用数理统计、气候统计和GIS空间叠加方法,对全省输电线路山火时空分布及山火与气象、下垫面、社会人文等影响因子的关系特征进行分析。[结果]时间上,2019年为近几年湖北输电线路山火发生最多的年份,秋冬季是高发季节,其中2月和9月为易发月份;空间上,鄂东地区是山火的频发区域,宜昌及荆门地区为次高发区域。山火与气象关系,大部分山火爆发前1个月降水偏少30%~100%、气温偏高0.5~3℃、湿度偏小3.8%~23%、风速偏大0.1~1.9 m/s。山火与下垫面关系,山火主要发生在耕地,占总数50.32%;山火主要集中在海拔高度150 m以下、坡度6°以下的区域,76.90%的山火发生在阳坡。山火与社会人文关系,山火主要发生在人口密度100~600人/km2的城市圈周边的乡镇及距离道路1.6 km缓冲区的区域。[结论]掌握湖北输电线路山火分布特征,有助于山火风险预警模型指标选取和阈值确定。

基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统设计

为了使改进多回输电线路三维模型更加符合实际情况,该文将倾斜摄影技术引入多回输电线路实景三维模型构建系统中,提升数据获取的精准性。硬件方面,微处理器作为指令核心处理结构,负责读取并解析指令;设计多回输电线路数据采集模块和EP3SE110F1152C4数据存储器,并利用数据存储器对系统运行过程中的多项数据进行存储;软件方面,借助倾斜摄影技术,获取多回输电线路数据,并计算其对应的比例尺和航高,再对获取的数据进行优化,消除数据中的误差,并对其进行配准处理和特征匹配以及纹理映射和归一化处理,由此完成对多回输电线路实景三维模型的构建。经过实验验证,和以往的多回输电线路实景三维模型构建系统相比,设计的基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统在实际应用中模型构建完整度为95.6%,构建效果更好。

机械工程领域专业学位案例库建设——以输电线路工程专业为例

随着学科综合与多元化趋势的日益显著,“双一流”建设背景下,研究生教学应朝着课程多样化、信息化的方向发展。教学团队针对华北电力大学机械工程领域专业学位案例库建设缺乏统一性、教学素材质量参差不齐、教学案例与技术脱节等问题,结合“双一流”建设“大能源电力学科”的优势,组织和编写了以工程问题为导向的输电线路工程案例教学资源库,并开展输电线路工程教学改革。通过构建以工程问题为导向的输电线路工程案例教学体系,形成“知识→案例→实践→知识”的良性循环,促进学生自主学习,并培养其开放性思维,达到培养学生分析问题和解决工程问题能力的教学目标。

改进YOLOv7的输电线路变尺度目标检测

针对输电线路无人机巡检图像中小目标检测精度低下的问题,提出一种改进型YOLOv7的输电线路变尺度多目标的检测方案。方案首次将基于YOLO7的目标检测模型应用到输电线路目标检测中,引入Transformer注意力工作机制,使用g^(n)Conv代替高效聚合网络中的卷积层提取巡检图像特征,经过RFPN网络将不同分辨率特征进行融合后,分别进行不同尺度目标的预测,提高对小目标的检测精度,达到了93.68%的平均检测精度,也可以检测到被遮挡的目标,具有一定的泛化能力。结果表明,上述模型能够有效检测出巡检图像中的防震锤和绝缘子,为后续故障诊断提供了理论依据。

强风作用下输电线路的脱冰响应研究

在强风作用下,输电线路的脱冰过程会产生冲击效应并缩短相间距离,极大增加了电气事故发生的可能性。该文基于新疆某线路局部区段的实际参数,建立强风作用下“导线-绝缘子”的脱冰响应有限元模型,分析了在不同风速、风攻角条件下输电线路脱冰档最大弧垂处的位移、不平衡动张力和各相间的最小距离。结果表明:风攻角对异形覆冰导线的气动系数与风载增大系数存在明显影响;在强风条件下的动张力幅值具有超过设计抗拉强度的情况,存在断线的可能;强风作用下输电线路的脱冰过程相较其初始构型位置是一种向上偏斜的位移过程,存在相间距离显著减小情况,运行时放电风险的概率远远超过无风脱冰工况。该文针对强风作用的输电线路进行研究,探究了复杂工况下的脱冰响应特征和运行时的放电风险,为输电线路在强风天气下进行紧急防冰、除冰技术提供一定的参考。

输电线路跳线风偏共振响应特性及风振系数分析

该研究构建了跳线-导线-绝缘子串精细化有限元耦合模型,进行脉动风荷载作用下的动力响应分析,着重探究了跳线风偏与导线风偏动力特性的差异性。阐明了导、跳线在模态、气动阻尼比等动力特性上存在明显不同的特征,采用频域法结合多工况分析,研究了平均风速、湍流度、跳线悬垂串质量及振型组合阶数对导、跳线脉动背景响应及共振响应的影响。研究结果表明,跳线基频约为导线的1.5倍~2.0倍,并且气动阻尼效应对跳线风偏的影响远小于导线。导线脉动风偏位移响应以背景响应为主,而共振响应并不明显,但跳线脉动风偏位移响应的共振分量不可忽略,产生的共振增量可使跳线脉动风偏位移增大30%以上。跳线共振响应特性由跳线自身动力特性决定,受来流平均风速、湍流度影响较小,1阶振型对跳线共振响应起决定作用。该研究基于准静态法及惯性力法推导了峰值脉动风力共振部分,引入共振因子,修正了DL/T 5551-2018《架空输电线路荷载规范》中跳线风振系数表达式。修正的跳线风振系数最终相较DL/T 5551-2018《架空输电线路荷载规范》增大约9%~12%。

110 kV输电线路工程施工技术与管理策略探讨

为解决110 kV输电线路工程施工存在的技术应用及管理问题,文章先是对110 kV输电线路工程施工技术要点进行了研究,随后又提出了110 kV输电线路工程施工管理策略,以期为相关人员提供参考。

适用于声源定位的气体绝缘输电线路超声导波传播特性研究

基于到达时间差(TDOA)的声源定位方法是当前气体绝缘输电线路(GIL)故障定位的主要方式,声波在GIL结构上的传输特性深刻影响着定位结果的准确性。为进一步提升故障定位精度,该文提出了考虑导波频散与多模态特性的GIL壳体声传输分析模型,以典型220 kV GIL管段为研究对象,建立声波传输有限元模型,研究了导波特性对故障定位的影响,确定了适用于故障定位的超声导波模态以及GIL非直管结构对该模态导波的衰减与时延量,通过现场定位试验验证了分析模型的可行性,为GIL声源故障定位系统的传感器配置与定位阈值设置提供了计算依据。结果表明,在20~60 kHz频带内,F(1,1)模态导波具有能量高、波形形状稳定、抗干扰能力强等特点,使用该模态导波进行故障定位精度较高。GIL非直管结构会对F(1,1)模态导波造成较大的幅值衰减与一定程度的时延,在故障定位中考虑非直管结构衰减与时延影响可以使定位误差降低60%以上。

基于IHHO-HKELM输电线路覆冰预测模型

为了进一步提高输电线路覆冰预测精度,提出一种基于改进哈里斯鹰算法(improved harris hawk optimiza-tion,IHHO)优化混合核极限学习机(hybrid kernel extreme learning machine,HKELM)的输电线路覆冰预测模型。在核极限学习机(KELM)中引入混合核函数,形成HKELM,利用黄金正弦、非线性递减能量指数和高斯随机游走等策略对IHHO算法进行改进;以IHHO算法的优化性能采用其对HKELM的权值向量和核参数进行优化,建立基于IHHO-HKELM的输电线路覆冰预测模型,并通过计算气象因素与覆冰厚度之间的灰色关联度确定覆冰预测模型的输入量。算例分析结果表明,IHHO-HKELM模型预测结果的均方误差、最大误差和平均相对误差分别为0.285、0.860 mm和2.83%,预测效果好于其他模型,将本文覆冰预测模型应用于其他覆冰线路,可获得良好的应用效果并验证模型的优越性和实用性。

架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以沿海500 kV架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明:随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;所提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。

基于IDBO-LSSVM的输电线路覆冰厚度预测模型

针对输电线路受多种气象因素影响导致覆冰厚度预测精度低的问题,提出基于改进蜣螂优化(improved dung beetle optimizer,IDBO)算法优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的输电线路覆冰厚度预测模型。首先,使用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)计算输电线路覆冰厚度与不同气象因素之间的相关性,选择具有高相关性的气象因素以确定输入变量;其次,通过引入Halton序列、Levy飞行策略和T分布扰动来改进蜣螂优化(dung beetle optimizer,DBO)算法;最后,使用IDBO算法寻优LSSVM参数:调节因子、核函数宽度,提高模型预测精度。以某地输电线路历史监测数据为样本,将IDBO-LSSVM的输电线路预测结果与其他7种预测模型进行比较,发现平均绝对误差分别降低了约27%、36%、25%、23%、24%、44%和39%。该研究证实了基于IDBO-LSSVM的输电线路覆冰厚度预测模型可以有效提高预测精度。

750kV单回并行输电线路电磁辐射环境研究

采用《环境影响评价技术导则输变电》(HJ 24—2020)附录C、D推荐的计算模式对750 kV单回并行输电线路电磁辐射环境进行计算与预测。结果表明,经过耕地、园地、牧草地、畜禽饲养地、道路等场所,当导线对地最小高度为15.5 m时,单回并行线路下的工频电场强度最大值超过10 kV/m;需将导线对地最小高度提至16.5 m,才能满足4 kV/m控制限值要求。750 kV单回并行输电线路产生的工频磁场强度小于公众曝露控制限值(100μT),一般情况下不会成为线路建设的环境制约因素;但其产生的工频电场是电磁环境影响的主要因素,电场强度控制限值(4 kV/m)是线路建设的环境制约因素,同时也是输变电电磁环境重点控制因素。现场实测结果与理论预测结果符合性较好,表明采用的预测模式具有较好的应用性,研究结果可为750 kV单回并行输电线路的建设和环境监管提供支持。

数字化技术在高压架空输电线路施工中的应用——评《输电线路三维激光点云数据处理与分析技术》

当前世界正在经历以数据为核心、互联网为手段的第二次信息化浪潮(从IT到DT时代),未来社会将是以数字化工程为基础的智能社会。数字化技术在各行各业的应用越来越广泛,给各个产业赋予了新的形式、新的动能,实现了产业的升级换代。数字化技术在电网中的应用主要有以下几个方面:一是输电线路设计、施工数字化技术,二是智能电网技术,三是数字化能源管理技术,四是电力交易技术,五是保护与自动化技术,六是数字化运营维护技术。

考虑暂态过电压特性的架空输电线路雷击故障时空预警方法

针对运行环境复杂多变,故障率持续居高不下,雷击故障占比较大,并具有随机性与无法预知性的问题,提出考虑暂态过电压特性的架空输电线路雷击故障时空预警方法。深入解析雷击机理与雷电流,确定雷击(感应雷与直击雷)输电线路暂态过电压计算方式,通过小波多分辨率分解算法处理输电线路暂态信号,评估暂态过电压在信号频段中的能量比,识别累计故障,判断雷击点与故障点是否一致,利用单端检测确定雷击点的位置,完成架空输电线路雷击故障的时空预警。实验数据显示,在不同实验组别背景下,当阈值pΔ取值为9.3时,雷击故障识别精度达到最大值92%,雷击点定位精度高达80%。可以获得精准的雷击故障识别结果与雷击点定位结果,充分证实了提出方法具备较好的雷击故障时空预警效果。