输电线路覆冰形状自动识别与参数描述方法

为实现输电线路覆冰形状分类识别和参数化描述的全自动过程,针对现有研究中冰形定义不准确、描述不统一的不足,提出一种基于偏心椭圆方程的常见冰形统一参数描述方法,该方法考虑了覆冰表面不对称性和导线扭转的影响.对于不规则的真实覆冰,建立了冰形自动化识别系统,通过内点法计算最优冰形参数,并采用预先学习的支持向量机模型对识别结果进行评定.选取实际覆冰图像对上述方法进行验证,所得结果表明覆冰重叠率可达90%,能较好地反映导线覆冰截面特征,为输电线路智能运维提供参考.

雾凇覆冰和雨凇覆冰导线气动力特性试验研究

设计制作了3组不同覆冰厚度的表面光滑与表面粗糙的新月形覆冰导线刚性模型,以此来模拟导线雨凇和雾凇覆冰情况,进行了高频天平测力风洞试验,分析了光滑与粗糙覆冰导线气动力、风偏响应和舞动稳定性的关系与差异。试验结果表明:表面粗糙覆冰导线的阻力系数比表面光滑覆冰导线略大,且升力系数⁃攻角曲线和扭矩系数⁃攻角曲线不会出现尖峰;在相同覆冰厚度和覆冰形状下,雨凇形成的光滑覆冰导线气动稳定性较雾凇或混合凇形成的粗糙覆冰导线更差;在相同风速和线路条件下,粗糙覆冰导线的风偏响应较光滑覆冰导线更大,因此雾凇覆冰较雨凇对导线风偏更不利。

考虑时变气象参数的输电导线覆冰数值仿真

近年来输电线路覆冰灾害频发,给电网运行带来了极大威胁。现有研究大多未考虑时变气象条件对导线覆冰所产生的影响。为对线覆冰增长情况进行有效预测,给输电线路融冰除冰和舞动预警提供重要参考。本文基于导线覆冰机理和欧拉气液两相流模型,提出了考虑时变气象参数时变影响下的输电线路导线覆冰数值仿真方法。在此基础上建立了基于FLUENT和FENSAP-ICE软件的导线覆冰增长数值模拟框架,利用三维仿真模型,研究了温度、风速、空气中的液态水含量、水滴中值体积直径等时变气象参数和导线直径等因素对输电线路导线覆冰质量及覆冰形状的影响,结果表明导线覆冰形状受风速、过冷却水滴中值体积直径、空气中的液态含水量和导线直径影响较大,受温度影响较小。最终利用真实输电线路现场覆冰监测数据以及相应的气象数据对仿真计算方法的有效性进行了验证。预测结果与输电线路覆冰监测结果吻合度较好,考虑时变气象参数的方法比不考虑时变参数的方法更能有效地预测导线实时覆冰形状和质量,表明本文提出的导线覆冰仿真方法具有较好的精度。

粘合式裹冰输电导线气动力特性及风偏响应分析

在严重覆冰状态下,分裂导线往往因子导线间存在过桥覆冰而形成粘合式裹冰,使输电线路受风面积显著增加和气动外形劣化。为研究粘合式裹冰和子导线独立裹冰二分裂导线的气动力特性,开展了刚性模型高频天平测力风洞试验,并进一步分析了两种覆冰类型下气动力特性对舞动稳定性和风偏响应的影响。研究结果表明:(1)粘合式裹冰导线的升力曲线尖峰突降较小,在大攻角情况下平均升力系数远大于独立裹冰情况;(2)在170°风攻角附近,独立裹冰二分裂导线的平均扭矩系数大于粘合式裹冰情况;(3)两类覆冰导线顺风向脉动风荷载均符合准定常假定;(4)竖向舞动时独立裹冰导线的稳定性更差,而扭转舞动时粘合式裹冰导线更为不利;(5)在相同风速和线路条件下,粘合式裹冰导线的风偏响应较独立裹冰导线大,对导线风偏更不利。