可记录多重雷击的雷电流波形在线监测装置研制

线路遭受多重雷击可能导致变电站内断路器损坏。多重雷击雷电流波形测量与监测对深入研究雷电活动和改进防雷技术有重要意义。因此提出了一种可实现连续5次以上多重雷击电流波形记录的雷电流在线监测系统。该系统根据多重雷击单次回击电流时间短、两次回击间隔时间长的特点,高速采样回击电流,低速采集中间电流并等待下次回击电流,实现连续波形记录。选用了最大传输延迟时间仅为3.5ns的可编程逻辑器件触发监测装置,保证雷击后0.5μs内启动监测装置采样;利用高低速采样结合的方式,一次可采集756ms时长的雷电流波形。制作的成套监测系统在实验室得到验证并应用于输电线路等易受雷击地区,给出了一组于2010年8月20日在深圳市采集到的实际雷电流波形。

分层土壤中接地装置冲击散流特性的有限元分析模型

冲击电流在分层土壤中的散流过程具有明显的非线性变化特征,从电磁场理论出发,建立了分层土壤结构中接地装置冲击特性分析的有限元模型。在非线性过程的分析中考虑了传导和位移电流,准确地反映了冲击散流的物理过程;针对接地导体与土壤分界面、土壤分层界面的电阻率突变而造成有限元计算不易收敛的问题,采取了具有连续偏导数的平滑阶跃函数进行过渡的方法;在将无限散流空间变换为有限计算区域的问题上,提出了分层结构土壤的几何坐标变换方法,既减少了计算量又保证了计算准确度,并将仿真计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明该模型能较好地模拟分层土壤结构中,土壤电离不均匀性和放电通道随机性带来的非线性变化问题,验证了模型的有效性。

基于改进电气几何模型的输电线路雷电屏蔽性能的研究

为了提高线路绕击耐雷性能,笔者研究了高压输电线路绕击耐雷性能的分析方法,对考虑击距系数K和地面倾角θ后的电气几何模型,以杆塔中心线与大地交点作参考点,推导了最大击距的计算方法,同时探讨了最大击距不存在情形下击距系数K、避雷线保护角α、地面倾角θ的关系问题,论证了可以通过平衡K、α、θ的取值而有效提高线路绕击耐雷性能。

差异化防雷技术在广西电网的应用

基于对220kV百德Ⅱ线线路特征参数、走廊雷电活动、历史雷害状况的分析，开展了该线路的差异化防雷性能评估，结合线路走廊地貌、地质条件制定了其防雷技术改进方案，以装设线路型避雷器和改造杆塔接地为主要手段实施了技术改进工程。工程竣工至今，该线路未发生雷击跳闸故障。

一起GIS盆式绝缘子闪络事故的分析

对一起110kVGIS盆式绝缘子闪络事故作了细致的调查研究,对该事故发生的原因进行了分析,并提出了预防GIS设备故障的建议。

广西电网输电线路雷害情况分析及对策研究

对广西电网110～500kV输电线路2009年雷害情况进行了统计,对线路雷击跳闸的原因进行了分析,排查了当前防雷工作中尚存在的问题,除建议继续开展输电线路综合防雷技术改造和加强输电线路继电保护和重合闸管理外,提出了防雷工作的关口应前移至线路的规划设计阶段。建议在杆塔接地型式、避雷线保护角、绝缘子片数(合成绝缘子干弧距离)等方面,探索提高输电线路防雷设计标准,从源头上提升线路耐雷水平。

一起避雷器爆炸引发主变压器损毁故障分析

针对一起110 kV主变压器损毁故障,分析了该变压器因中压侧中性点避雷器爆炸引发次生故障而受到损毁的原因。研究了该中性点避雷器相继承受雷电过电压、谐振过电压作用而导致阀片热崩溃的过程,并从站用避雷器的防爆设计和损毁控制、35 kV系统谐振过电压的抑制等方面提出了防止同类设备故障发生的对策和建议。

输电线路走廊山火监测技术研究与应用

针对山火导致的输电线路跳闸故障多发且防治困难的问题,进行了输电线路走廊山火监测技术的比对与分析,探讨了各种监测手段的技术特点和应用范围。基于卫星遥感林火监测技术,开发了广西电网输电线路走廊山火监测系统,实现了输电线路周边的火情发现及输电线路运行的火险告警。系统投入运行两年来,累计及时、准确告警输电线路走廊山火险情20余条次,取得了较好的监测效果。

多支不规则布置等高避雷针联合保护安全性的研究分析

结合典型算例对多支不规则布置等高避雷针联合保护范围的确定方法进行了研究分析,细致说明了滚球法在计算多针联合保护范围时的应用,同时通过对折线法和滚球法确定的保护范围的对比,指出了当前发变电站基于折线法的防直击雷保护设计可能存在安全隐患。

输电线路在线监测系统应用和管理平台

输电线路是智能电网的重要组成部分,为了保证输电线路的安全运行,部分网省公司现已建成雷电、覆冰、污秽、气象、微风振动等线路运行状态监测相关系统。通过研究输电线路在线监测系统的应用和管理信息平台,结合设计目标,完成了系统总体架构设计,并通过将电网输电线路监测装置采集的信息及各监测系统应用产生的应用结果信息进行融合存储,构建了完整的输电线路运行状态信息数据平台。系统还运用相关算法对传感器可靠性进行评估,在平台基础上设计了按时间特性分层的输电线路故障预警、线路故障分析、监测数据挖掘分析、线路运行状态评估、线路运行环境评估等高级应用功能,做到了自动、及时地向不同管理职责的用户分级预警汇报,能避免重大事故的发生,保障电网稳定运行。

海-陆混合路径对雷电电磁场传播的影响

利用Barrick等效表面阻抗法和Wait近似算法等研究了粗糙海-陆混合路径对雷电电磁场传播的影响。结果表明,当雷电发生在海面,电磁辐射场沿海-陆混合路径传播时,即使在陆地部分的传播长度仅为几十米,对2MHz以上甚高频的衰减也不容忽视,陆地部分对电磁场传播的影响远远大于海面。因此,利用海面对雷电电磁波谱进行测量,需要考虑海-陆混合路径传播的影响。如果关注的频率超过10MHz,还需要考虑海浪的影响。

基于卫星资料的全球闪电定位系统探测效率评估

基于2005—2010年间OTD/LIS闪电观测数据,评估了同期全球闪电定位系统(WorldWide Lightning Location Network,WWLLN)的平均探测效率,分别就全球和三大闪电高发区的闪电活动特征,对WWLLN的探测效率进行了讨论分析。OTD/LIS探测得到的全球闪电密度最高值在非洲地区,为1607 km-2·a-1;而WWLLN探测到的闪电密度的最高值在北美洲为157 km-2·a-1。由于WWLLN探测系统子站在全球布网不均匀,在全球不同区域,WWLLN的探测效率不同。在东南亚地区,WWLLN的探测效率为862%;在非洲地区,WWLLN的探测效率为186%;在南北美洲,WWLLN的探测效率为718%。除此之外,随着月份的变化,不同地区WWLLN的探测效率也不尽相同。如在东南亚,12月的探测效率最高为1378%;非洲地区2月探测效率最高为249%;南北美洲地区,10月探测效率最高为844%。随着站点的逐年增多和定位方法的改进,WWLLN的探测效率也在不断提高。3大闪电高发区WWLLN的探测效率呈现明显的逐年增高。

绝缘子检测机器人攀爬机构研究现状分析

劣化绝缘子会给架空输电线路运行带来严重的安全隐患,需及时检测和识别低值和零值绝缘子,采用机器人替代人工检测低值和零值绝缘子具有降低劳动强度、提高安全性、提高检测效率等优势,是当前的研究热点之一。绝缘子检测机器人的攀爬机构是使机器人实现在绝缘子串上自动行走的移动机器人机构,是机器人实现检测作业的基础和载体,对劣化绝缘子的检测工作具有至关重要的作用。本文对绝缘子检测机器人的国内外研究现状进行了调研分析,对攀爬机构的关键技术进行了研究和梳理,分析了机器人攀爬机构的发展趋势,为绝缘子检测机器人攀爬机构的设计开发提供了有益参考。

架空配电线路雷电防护策略研究

以广西鹿寨龙江变电站10 kV龙月线为研究对象,对出线保护段范围内、外的防雷措施进行了研究。研究提出变电站10 kV出线设置保护段的长度可按母线短路电流的80%来考虑,能有效减少变电站近区短路对变压器带来的冲击。文中提出保护段内宜采用线路避雷器作为防护措施,保护段外可采用安装绝缘塔头的方式防止雷电感应过电压闪络。本研究在解决龙月线雷电防护问题的同时也为其他10 kV架空配电线路的雷电防护提供一种可借鉴的技术模式。

配电变压器损耗与容量型号关系的分析及判断

分析了配电变压器实际型号及容量与铭牌不符对空载及负载损耗试验结果的影响,通过3种在容量及型号上造假的配电变压器的损耗试验结果与国家规范要求值的差异对比,给出根据损耗测试结果判断变压器铭牌是否与实际型号及容量一致的方法,并针对如何防范容量及型号不实的变压器进入电网运行提出了具体的建议。

微地形风加速比在输电线路设计中的应用研究

为准确评估复杂地形对输电线路的风荷载影响,本文提出微地形风速比的计算方法及应用模式。文中采用计算流体力学方法,基于高精度的三维地形模型,计算12个不同风向下的风速比分布,实现风速比在任意位置的精确计算。通过案例分析发现,在复杂山地环境中,杆塔所在位置的风加速效应存在巨大差异,无法通过简化的山体模型进行评估。本文为准确计算复杂场地风荷载提供了参考,也为进一步提升输电线路设计水平提出建议。

基于泊松分布的输电线路跳闸概率预测方法

为预测输电线路在雷电、大风等恶劣天气下的跳闸概率,对输电线路跳闸数据与周边逐日气象参数进行了区域与等级划分;基于泊松分布和回归分析,提出了一种雷电、大风条件下输电线路跳闸概率预测方法;根据2012—2014年广西地区110 kV及以上电压等级输电线路跳闸数据以及气象参数,基于该方法建立了多组回归模型。计算结果表明:各回归模型表达式F检验的p值均小于0.01,回归系数t检验的p值均小于0.05;预测跳闸概率与实际跳闸次数的变化趋势一致,算例中跳闸概率最大值均发生在2014年9月16日,为台风"海鸥"在我国沿海地区的登陆时间。该方法能有效预测未来时段的输电线路跳闸概率,用于相关风险评估。

基于布里渊散射与相关因数法的光纤复合架空地线应力分析

针对低拉力及复杂拉力混合作用下的光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)难以用布里渊时域反射仪直接准确获得光缆应变的问题,研究了不同低应力区间OPGW内部光纤布里渊散射的频移变化特点,以及恒拉力与动态变化拉力对OPGW内部光纤布里渊频移的影响,提出利用相关因数与布里渊散射相结合的OPGW应力分析方法,并构建了用于监测低拉力及复杂拉力混合作用下OPGW内部光纤布里渊散射频移的试验平台,应用该平台以多速率条件分解光纤所受复杂拉力混合作用,提取多速率下OPGW内部光纤布里渊散射的频移特征,得到了相关因数与光缆应力的关系曲线。试验结果表明,通过分析相关因数可准确地判断光缆应力情况,为分析OPGW运行状态提供依据。

基于等效静电感应处理的绝缘子串电场仿真研究

在对500 kV输电线的绝缘子串电场和分布电位的有限元计算仿真中,为解决绝缘子内金属零件良导体内部电场及电位与实际工况不相符的问题,提出一种基于自由度耦合方法和虚拟介电常数法相结合的电场仿真方法。为了同时达到绝缘子内的金属为等势体且内部场强为零的要求,以虚拟介电常数法为基础,并采用自由度耦合方法对钢脚、铁帽的电位进行处理,实现了虚拟介电常数法与自由度耦合法的有效结合,达到了分析结果与实际工况的一致。仿真结果表明,该方法有效克服了虚拟介电常数法和自由耦合方法的缺点,提高了电场分析精度,实现了仿真结果与实际工况的一致。

广西电网输电线路山火故障跳闸特征及防控措施

为了提高输电线路运维水平,通过对广西电网2011年至2017年的输电线路山火故障跳闸情况进行统计分析,掌握了山火故障跳闸特征,包括输电线路山火故障跳闸的时空分布规律以及故障相别、重合闸动作情况等。针对输电线路山火故障跳闸的多发时段、易发区域,提出了相应的防控措施,确保输电线路安全运行。