时间累积架空输电线路覆冰预测模型与算法综述

在覆冰条件的气象因素下,输电导线随时间累积形成的覆冰厚度、形状和分布变化,影响着电网系统的安全运行。按预测模型从覆冰生长到导线除冰各阶段存在的关联分析,讨论了各模型的优势差异以及相互存在组合的可能性。覆冰全周期存在着由微观到宏观的变化,影响着导线覆冰的生长进程。预测模型可按全周期组合,首先,对初始数据的降噪可解决数据发散,用主成分分析法的降维可提高预测精度。其次,模型中的支持向量机、混合的群智能优化算法、遗传算法组合等工具乃至交叉方式,都着力于覆冰过程的辨识与建模。再次,将热力融冰技术的负荷交流或涡流自热环应用在除冰阶段,使覆冰监测形成了动态闭环系统。最后,结合分析对输电线路覆冰预测的研究方向做了展望。

考虑导线模型与孤立档计算的架空输电线路设计

针对传统架空输电线路设计中稳定性与安全性不足的问题,设计一种基于导线模型与孤立档计算的架空输电线路方法。通过导线模型计算出弧垂、应力等参数,利用孤立档计算对参数进行校准。结果显示,在使用该方法时,不同门架侧的弧垂最高可达0.95m,不同门架侧的进档线最大弧垂可达2.02m,说明设计方法能够有效提升架空输电线路的稳定性。证明了设计方法的有效性,其在保障电力系统的安全稳定运行方面具有重要的实践意义。

面向架空线路的作业机器人路径修正问题研究

针对架空线路检测中因线路摇摆造成作业机器人轨迹偏移的问题,结合带电作业机器人运动学模型,提出一种面向架空线路低幅摆动的作业机械臂路径修正算法。首先选择改进RRTstar算法对作业机械臂路径进行规划;其次在架空线路出现低幅摇摆时,通过正逆运动学方程进行偏差计算;最后根据偏差值进行路径的二次规划,从而实现导线低幅振动下的作业机械臂路径修正。试验表明,改进RRTstar算法在2 s内的规划成功率可达100%,且规划与执行作业的平均耗时更短,更贴近导线摇摆的实际路线。

不同线路模型下潜供电流的特性分析

输电线路参数是影响潜供电流的主要因素之一,对于超高压长距离输电线路必须要考虑线路的分布参数特性。本文基于分布参数的超高压长线建立了单相弧光接地引起线路两端开断后潜供电流和恢复电压的动态模型,在相模变换的基础上,采用二次模变换的方法对潜供电流与恢复电压的稳态值进行了精确计算,分析了不同线路模型对潜供电流的影响,基于RTDS对采用不同输电线路模型时的潜供电流进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。

基于改进阻抗法的有源配电网故障测距算法

考虑有源配电网中分布式电源、分支、中间负荷和电缆-架空线混合线路等元件及各种不确定性因素,如过渡电阻、负荷波动等,提出一种基于相量分析法的改进阻抗型故障测距算法。利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性,建立适用于各种故障类型、关于故障距离的一元二次测距方程。故障测距算法中,利用FTU同步监测各电源故障前后电压、电流,迭代计算更真实的负荷功率,并提出适用于有源配电网的逐区段故障后电压、电流计算方法。在PSCAD中搭建了改进IEEE 34节点系统模型进行仿真分析,结果表明测距算法具有较高的测距精度和鲁棒性,且能承受一定的负荷波动,受负荷模型影响较小。

架空导线动态增容的热路法暂态模型

建立了架空导线动态增容的暂态热路模型,通过监测导线温度及导线周围环境温度便可实时计算出架空导线的允许载流量。设计了室内导线加载阶跃电流的实验,结果表明导线温度的理论计算值大于实测值,最大误差小于1℃,温升时间与环境热阻有关。设计了室外导线加载恒定电流24h的实验,通过暂态热路模型计算出导线实时最大允许电流,并初步分析了环境条件与导线温度的关系。

基于杆塔结构力学测量的线路覆冰在线监测系统研究

近年来我国输电线路冰灾日益严重,准确监测线路覆冰情况,进而采取防冰、除冰措施对系统安全运行具有重要作用。以国内已有的传统架空线路的覆冰力学模型为基础,提出基于不同杆塔结构力学测量元件的特点,分别建立适合耐张塔-耐张塔与直线塔-直线塔输电线覆冰监测模型。模型综合利用拉力、导线和绝缘子倾角等参数且考虑风偏影响,其中直线塔-直线塔覆冰模型通过风偏平面内竖直方向上的静力学受力平衡计算覆冰厚度。现场运行结果表明,两种模型均能准确监测输电线路的覆冰情况,并正确做出覆冰告警。

输电线路工程地基基础多功能模型试验系统研制

输电线路基础多功能模型试验系统是目前国内唯一的功能齐全、适用性强的输电线路工程地基基础试验装置与测试系统,为我国输电线路工程地基基础的研究提供了前提条件和物质基础,填补了国内空白.本文详细介绍了该试验系统的结构设计、技术指标、测试系统和试验方法等.

架空输电线路覆冰在线监测技术评述

介绍了输电线路覆冰在线监测系统的结构和功能,综述了国内外覆冰在线监测方法及其存在的问题,证明了称重法静力学计算模型的科学性,简化了导线倾角法计算流程。最后指出,进一步的研究方向是优化称重法计算模型、改进间接测量方法、准分布式和分布式光纤传感技术的应用。

高压架空导线径向热路模型及其参数计算方法

为计算不同载流时的高压架空导线径向温度,利用径向热平衡原理,提出了基于状态方程形式的径向温度热路模型。根据几何分析,提出了径向环状截面内导线的热功率及热容计算方法。通过线性回归方法,对模型中不同截面内导线的径向热阻进行了灰箱辨识。为验证模型准确度,设计了径向温度梯度测量的实验平台,在实验室内对加载不同电流情况下的导线径向温度进行了实测。通过Simulink对径向热路模型进行了仿真,仿真与实验结果的对比表明,自然对流条件下,热路模型平均误差小于3.16%,能够用于计算不同电流时的导线径向温度梯度。

架空输电线路在线监测覆冰力学计算模型

架空输电线路覆冰在线监测系统要求准确监测输电线路覆冰状况。为准确计算覆冰,提出了以绝缘子串悬挂点拉力和倾斜角为基本参量,考虑风偏因素,将导线力学参量归算到风偏平面,并通过风偏平面内竖直方向上的静力学受力平衡计算覆冰厚度的力学计算模型。针对贵州电网覆冰在线监测系统运行数据,利用该模型计算的导线覆冰结果与监测系统采集的现场微气象和监测照片数据均吻合较好,验证了该计算模型的准确性和灵敏性。

输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测与试验研究

输电线路覆冰后,将引发断线倒塔事故,严重威胁电网的安全运行,在线监测导线覆冰情况具有重要的工程应用价值。为了实现实时监测输电线路的等值冰厚,提出了以静力学力矩平衡为理论依据的架空输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测模型。该模型以轴向拉力和倾角为参数,考虑了耐张绝缘子串带来的不均匀载荷,以及风力带来的风偏平面内综合荷载增加等影响。在试验站开展现场导线覆冰的测量,进行现场试验验证。结果表明:利用该文提出的预测模型计算出的综合荷载等值冰厚和人工测得的现场导线等值冰厚吻合较好,验证了该模型的精确性。基于现场试验经验,提出了用于现场测量的覆冰形状校正系数,为进行现场输电线路覆冰测量提供一种有效和简便的测量手段。

架空导线载流量动态计算与应用

针对输电瓶颈现象,介绍了提高输电线路允许载流量的方法及其可能产生的问题,证明了通过在线监测装置可以实现载流量的动态计算。根据现行规程中载流量的数学模型和实际情况,修正了模型中的部分物理量。将试验结果与数学模型的理论计算进行比较,验证了所提出的修正数学模型的合理性。在分析和验证的基础上,分析了导线3种运行状态下的允许载流量,提出了正常载流的制定原则,讨论了特殊和应急载流的可行性,并提出了增容思路。

分裂导线扭转舞动分析的动力学建模

高压输电线路导线覆冰舞动分析的主要困难，是由导线的大幅运动与随导线几何位形而变化的非线性气动力之间的相互耦合产生的。对伴有大幅扭转运动的分裂导线的舞动，由于安装了间隔棒和防舞器，必须考虑导线结构产生的约束非线性和重力非线性。本文应用虚功原理建立了整个分裂导线结构总值形的基本虚功方程，分析推导了间隔棒和防舞器的非线性动态特性与非线性约束特性，在此基础上，最后得到了分裂导线结构舞动分析的动力学模型．所得结果为进一步分析计算分裂导线的舞动打下一个基础。

架空输电线路雷击感应过电压耦合机理及计算方法分析

目前国内雷击杆塔时的电感模型计算方法与国外通用的波阻抗计算方法有很大不同,计算结果出入较大。文章探讨了雷击架空线路附近地面(感应雷)与雷击杆塔时架空线上产生的感应过电压的异同点,认为二者,一个主要是电磁场的耦合,一个主要是线路的耦合;但雷电对架空线的影响都体现在雷电通道中电流和电荷对架空线的影响。场路耦合是统一的,实际应用中不能重复计算这两种影响。此外电感模型的计算误差是由电感对电流的微分响应造成电压损失产生的。并用工程实例计算结果证明了上述结论的正确性。

基于热路模型的架空导线暂态载流量研究

架空导线允许载流量是线路安全运行的重要参数,深入分析了稳态载流量及暂态载流量的计算原理。由于导线自身热容的缘故,外界条件(环境条件或者加载电流)发生跃变时,导线温度处于暂态过程。以热电比拟为基础,通过监测导线温度及环境温度建立了架空导线暂态热路模型,得出了导线暂态允许电流-允许时间-允许温升数学模型。根据暂态热路模型可以实现暂态允许电流的实时计算,为确保线路出现N-1故障或者短时过负荷时的正常运行提供方便,并提出了预先调度的概念。最后,对暂态载流量计算模型进行了试验验证,试验结果与理论计算基本一致,且理论计算允许时间偏于保守。

架空线路导线分层力学模型及应用研究

架空输电线路导线多为绞线,其应力一般用状态方程计算,不考虑扭绞的影响,将多种外载荷简化为张拉力。根据此种求解方法,提出将材料力学中经典的应力—应变曲线与导线结构特性和工作状态相结合的思路,分析、建立各股线的分层力学模型,推导各层股线的应力分配数值。以常见导线为例进行强度、疲劳问题的计算分析。计算结果表明,该力学模型与导线实际受力后断股、断线情况较为吻合。

基于力学测量的架空输电线路覆冰监测系统

对输电线路覆冰载荷进行了力学分析,讨论了覆冰厚度的计算方法。开发了基于架空输电线路轴向张力、二维倾角和风速风向、温湿度等气象信息测量的覆冰监测系统。利用全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线电业务(GPRS)网络,线路监测终端与中心监控主站进行数据传输,由主站专家系统软件利用相关覆冰理论模型分析导线覆冰状况,及时给出除冰信息,有效预防冰害事故发生。

基于线性回归的架空导线热路模型集总参数辨识

为提高架空导线热路模型计算精度,设计了架空导线温升实验平台。在自然对流条件下,对不同载流时LGJ-240和LJG-400导线的热动态过程进行了实测。提出了基于线性回归分析的架空导线热路模型集总参数辨识方法,建立了热路参数与电流之间的函数关系。辨识结果表明:架空导线等效热阻与传统计算值较为接近,且随着电流的增加呈减小趋势;等效热容与传统计算值差异明显,不随电流单调变化,更具随机性;利用辨识方法得到的热容和热阻求解架空导线热路模型响应,误差小于1.28%,精度明显高于传统方法。

极端天气下计及气温影响的架空线路荷载风险建模方法

基于结构可靠性原理和线路设计基本理论,根据线路荷载一强度的随机特性与干涉理论,建立考虑气温影响的架空线路荷载风险分析模型,提出将极端天气下温差变化对线路的影响折算为等值荷载的方法,采用最小二乘法进行温差折算荷载建模。以一条实际运行的架空输电线路为例验证线路失效概率模型的有效性,研究结果表明,在分析极端天气下线路可靠性指标时计及气温变化的影响不可忽视。