基于物联网和大数据技术的通信塔监测系统设计研究

随着物联网和大数据技术的快速发展,二者在各行各业的应用也日益广泛,特别是在通信基础设施的监测方面,展现出巨大的应用潜力。文章概述物联网、大数据技术及通信塔监测系统,详细分析了基于物联网和大数据技术的通信塔监测系统的设计方案,包括系统的总体架构和主要子系统,对设计的系统进行了简单的演示。本研究为通信塔的高效管理提供了新的技术方案,也为物联网和大数据技术的应用提供了更广阔的视角。

750kV同塔双回输电线路空气间隙放电特性研究

为取得我国750 kV同塔双回输电线路的设计依据,结合我国西北电网公司即将建设的750 kV同塔双回输变电线路工程,试验研究了750 kV同塔双回线路真型塔空气间隙操作冲击（含长波前时间）、雷电冲击和工频电压。采用升降法获得了3～7 m距离的杆塔空气间隙操作冲击、雷电冲击放电特性曲线,采用闪络法获得了1～4 m距离杆塔空气间隙的工频放电特性曲线;研究了不同杆塔宽度对放电电压的影响。试验表明,操作冲击和工频放电电压随着杆塔宽度的增大而降低。通过分析提出了不同海拔高度750 kV同塔双回线路相地最小绝缘间隙推荐值,该结果接近IEC等国外类似试验,证明了其可比性和可靠性。

750kV双回紧凑型线路杆塔放电特性及绝缘配合

为了获得哈密—永登750 kV双回紧凑型输变电工程杆塔间隙的放电特性参数,以为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用真型塔头试验研究方法,开展了V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究。试验获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异;根据试验结果并结合过电压计算结论,提出了操作过电压下的最小安全绝缘间隙建议值。研究表明初步设计绝缘间隙值有较大裕度,从经济性考虑可以适当减小。

青藏直流工程换流站交流侧外绝缘特性

为获得我国青藏高海拔地区220kV换流站设计依据,结合我国青藏高海拔±500kV直流工程,在4000m左右高海拔地区,开展220kV换流站真型构架典型电极以及棒-板操作冲击、雷电冲击试验研究。利用升降法在2.5～4.0m间隙距离内给出换流站交流侧典型电极操作、雷电冲击放电特性曲线。讨论不同海拔高度下操作冲击和雷电冲击放电电压的校正方法,并给出海拔或大气校正因数。通过分析试验数据,推荐换流站交流侧软母线对构架最小空气间隙的选择方法。研究结果表明,在相同的间隙距离下,棒-板间隙的冲击放电电压较典型电极低,同时,在4000m海拔高度下,雷电过电压成为控制换流站构架尺寸的主导因素。

同杆并架±500kV直流系统间相互影响的实时仿真分析

针对葛洲坝—南桥改造工程可能采用的直流线路同杆并架方案,利用实时数字仿真器对2个双极的直流工程进行建模,深入研究了同杆并架的2个直流系统间的相互影响,研究内容包括葛洲坝—南桥一回、二回采用同杆并架技术输电时,在直流线路的首端、中点、末端分别发生单极、2极(同极性/不同极性)线路、3极线路200ms或800ms金属性接地故障时,故障极对健全极的影响、系统恢复情况以及系统过电压情况；单极、双极正常启动或停运、紧急停运时对运行极的影响；还比较了常规直流系统(以三常直流为例)出现单极线路首端、中点、末端故障时与双回直流同杆并架时的区别。研究成果已被应用于葛洲坝—南桥直流增容工程的可行性研究中。

基于GPS测姿仪的电力铁塔姿态监测研究

针对电力铁塔的实时高精度姿态监测问题,对GPS基线测姿原理进行研究,设计和开发了GPS测姿仪,在3D3S软件中建立电力铁塔的三维模型并对其施加极端荷载,通过分析仿真结果,得到铁塔姿态角的合理变化范围及确定测姿仪安装位置,并制定了铁塔安全状态判定策略,提出了基于GPS测姿仪的电力铁塔姿态监测方案。搭建铁塔场景对测姿仪的测姿精度进行实测实验,实验结果表明:GPS测姿仪的测姿精度达到0.1°,可满足电力铁塔监测要求,稳定性好,能够实现高精度实时监测。

基于有限元分析的输电铁塔实时应力计算系统

提出了基于有限元分析的输电铁塔应力计算方法,并开发了输电铁塔实时应力计算系统。采用桁梁混合模型对输电铁塔进行建模,对铁塔结构进行离散化,以节点位移阵列作为未知量,与整体刚度矩阵,载荷阵列组成矩阵方程,采用置1法消除整体刚度矩阵的奇异性,运用高斯消元法求解节点位移矩阵,根据弹性力学中应力与位移的关系,给出各节点应力,最终求出铁塔受力情况。通过自主开发的输电铁塔实时应力计算系统反演了铁塔的倒塔事故。分析结果表明,该系统具有较高的计算精度,可用于输电铁塔实时应力计算。

塔吊防互撞系统

通过对塔吊的结构的分析,以及对塔吊操作方式进行实地的考察,并对各种处理技术的可行性进行研究后,选择了PLC作为处理数据的中介,利用编程软件(如VC、VB等)来编写塔吊群实时运行的可视化的操作界面,并对塔吊群的各种危险状况进行报警．

复沙500kV输电线路Ⅱ回拉线门型塔屈曲分析

复沙Ⅱ回500kV输电线路ZH91拉线门型塔为新设计塔型,使用前未进行真型试验,运行中该塔失稳。应用有限单元法对该塔的不同荷载工况进行了屈曲分析。结果表明,在覆冰荷载和导线不平衡张力荷载下,该塔横担下边框主材屈服;事故后的真型试验验证了计算结果的正确性。最后对铁塔进行了改进验算,将横担下边框主材规格由80mm×6mm改为100mm×8mm时,铁塔强度满足设计要求。

一个诊断非平坦地形上边界层风的数值模式

根据半地转大气边界层模式,由大尺度数值模式并考虑了下垫面地形及粗糙度的水平非均匀性及大尺度气压场的时空变化,给出了一个诊断边界层风的数值模式。对低纬度运用塔层风模式进行诊断。诊断结果与实测资料比较,风向风速均达到了一定的精确度。

承插式复合材料杆塔的弯曲性能研究

提出一种利用复合材料插接中空锥形杆段连接而成的输电杆塔,应用于66 k V的电压等级。杆塔主承力梁由杆段插接而成,依据电力设计规范,设计了杆塔的结构形式,给出了变截面杆塔受点载荷下挠度的计算公式,利用层合理论分析了杆段复合材料的铺层角度、铺层厚度与杆段刚度之间的关系。采用有限元软件计算出杆段间插接长度对主梁弯曲性能的影响,通过小角度纤维缠绕工艺成型各插接杆段。开展杆塔安装导线、断线、风载等各工况真型试验。试验结果表明,插接形式的复合材料杆塔具有良好的抗弯性能和耐疲劳性能,可满足输电杆塔的使用要求。

基于GPS的电力铁塔测姿系统设计

针对电力铁塔的动态高精度姿态监测需求,研究了GPS测姿技术,开发了GPS测姿系统。为了得到合理的测姿系统预警阈值,分析了电力铁塔不同倾斜风险情况下的角度变化特点,根据电力铁塔的有限元受力分析结果、GPS测姿系统的输出方差以及铁塔安全规范,建立了铁塔安全状态与测姿系统输出角度之间的对应关系,并开发了上位机软件。将GPS测姿系统安置在铁塔上进行实测,结果表明:GPS测姿系统的稳定性较好,能够动态有效地监测外部环境导致铁塔发生的倾斜,角度变化分辨率优于0.01°,可替代人工巡检方式对铁塔进行动态监测。

基于RTP/RTCP的塔机远程实时监控系统设计与实现

塔机远程安全监控模型容易受到电缆线或无线电信号的限制,大大降低塔机信号传递距离和质量,导致传统的塔机监控模型信号仅能传递几十米到几百米,无法实现塔机的远程实时监控,设计并实现了一种基于RTP/RTCP的智能塔机远程实时监控系统,采用基于C/S与B/S结合的数据链驱动无缝集成模式,设计了智能塔机远程监控模型,实现了各模块间的网络传递,主要包括嵌入式监控终端、中心服务器以及远程客户端3个模块,对中心服务器和客户端采用RTP/RTCP实现视频传递,设计了基于Ajax的Web交互式人机界面,对大规模网络数据进行实时处理分析,最终完成了塔机远程实时视频传输的过程;实验结果说明,所设计模型能够实现塔机的远程实时智能监控,具有较高的监控效率和精度。

±500kV葛南与荆沪同塔双回直流系统特性仿真研究

文中以探究同塔架设的两回直流系统之间的相互影响特性为出发点,借助实际控制保护系统与实时数字仿真工具RTDS构成的闭环仿真系统对葛南与荆沪同塔双回直流输电工程的各种运行工况与故障进行了详细的仿真研究。进一步研究了相对于常规单回架设方式,直流系统采用同塔双回架设方式对各回自身暂态特性的影响情况,并针对同塔双回架设的方式可能出现的几种特殊故障进行了特征研究。仿真结果和研究结论对同塔双回直流输电工程控制与保护系统的功能设计和参数整定提供了有效而可靠的依据。

紧凑型双回路输电塔优化设计研究

500 kV双回路紧凑型线路,导线采用"倒三角形"排列分别以"V"型绝缘子串方式对称布置在塔身两侧。铁塔结构形式新颖,杆塔导线横担悬臂较长。对紧凑型双回路直线塔结构特点进行了分析研究,根据其受力状况对结构进行设计优化和比较。最后,对一双回路紧凑型直线塔的真型试验结果进行了分析。

塔机群无线实时通信的研究

针对现代施工现场环境复杂、随机塔机分布、塔机之间实现物理连接困难且价格昂贵等问题,将工业无线通信技术应用到塔机群控制系统中。首先在令牌总线网的基础上提出了一种基于令牌传递的无线通信方式;然后在其基础上加入了自主进入与退出系统和故障检测功能;最后给出了该无线通信流程和帧格式。研究结果表明,该无线通信方式在保证系统实时性与快速性的同时,使系统具有良好的可扩展性。

1000kV同塔双回输电线路绝缘子串污秽特性

为了研究1000kV同塔双回输电线路绝缘子串的污耐压特性,按照真型布置,依据GB/T4585-2004采用升降法求取绝缘子串的50%污秽闪络电压。内容包括不同型式、不同串形绝缘子的污耐压特性,附灰密度(ρNSDD)、上下表面不均匀积污对污耐压的影响等。指出单V串污耐压特性优于I串污耐压特性;ρNSDD的增加使得绝缘子的U50%下降;上下表面不均匀积污时的U50%高于均匀积污时的U50%等。研究结果对1000kV特高压同塔双回线路绝缘子串的选型及污秽外绝缘配置具有重要指导意义。

虚拟学习空间与真实学习空间

虚拟学习空间与真实学习空间的区别,宜以学习空间所涉及的人、物或事在学习中是否为真正触及到该人、物或事的本身来划分。从这个意义上说,虚拟学习空间并非远程教育(特别是网络教育)领域中专有的术语,传统的课堂教育也有利用虚拟学习空间的问题。两种学习空间各有优点与缺陷,只强调或忽视任何一种学习空间都是不恰当的。随着高科技的发展,虚拟学习空间肯定会得到越来越多的利用,但真实学习空间的利用始终不应放弃,更不会消失。它们之间存在着互补性,我们要根据具体的情况与条件取长补短地交替利用,以达到提高教学效果的目的。

直流融冰装置与同杆并架线路间的相互影响

直流融冰装置对解决输电线路的覆冰问题起到了巨大作用。使用直流融冰装置对同杆并架双回线中的一回线进行融冰时,由于线路之间电磁耦合和静电耦合的作用,另一回交流线路(以下称为并架线路)会对融冰装置的运行产生影响。文中通过实时数字仿真器(RTDS)与实际融冰装置的控制保护设备组成的闭环系统进行了仿真研究,结果表明:融冰装置不会影响并架线路的运行;并架线路会对融冰装置的50Hz保护产生影响,应改进50Hz保护的逻辑或适当提高动作整定值;断开并架线路的交流断路器会对融冰装置的接地电流产生冲击,应适当提高接地电流保护的动作整定值;对同杆双回线路进行融冰时,应注意选择融冰方式。

南昌红谷隧道沉管浮运和对接关键技术和创新

深水跨江跨海隧道沉管安放和对接技术是目前世界性难题。介绍了沉管浮运和对接最新技术——全景智能化水上水下导航定位系统(沉管模块)在南昌红谷隧道项目中的成功应用。介绍了基本工作原理、关键技术和创新成果。包括三维实时坐标转换及可视化技术,数据全程记录和回放技术,远端多终端实时同步播放技术等。