大采高采煤工作面架空辅助运输装备设计

目前,采煤工作面需要的设备材料从两巷到工作面的运输一般有刮板输送机运输或人工搬运2种方法。刮板输送机运输设备材料会影响采煤作业,而且如果设备材料的尺寸过大,采煤机和刮板输送机之间的过煤空间不足、难以通过;人工搬运劳动强度大、施工速度慢,且在运输过程中容易造成人身安全事故。由于大采高工作面的高度适合安装架空索道,所以设计了一种大采高采煤工作面的架空辅助运输装备,并对索道辅助运输装置进行了受力分析和计算。

架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性及故障定位应用

针对架空配电线路电弧接地故障点定位难题,该文研究架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性,探索基于电磁辐射信号的电弧故障定位方法的可行性。通过10 k V配网真型故障模拟试验平台,分析接地电弧电磁辐射的时域与频域特性及传播衰减规律,结果表明:电弧电流的电磁辐射特征频段为20~30 MHz,该特征频段不会受到中性点接地方式、电弧接地介质与线路结构参数的显著影响,且特征频段内辐射信号在传播过程中衰减较慢。在此基础上,设计一种小型化三角形单极子–环形组合平面天线,工作频率为20~500 MHz。利用自制天线开展小型电弧故障定位实验,为后续配网电弧故障定位的应用研究提供基础。

火箭引雷至架空线路与地面电流对比分析

2018—2019年夏季在广州从化开展了火箭引雷试验,雷击对象分为两种,分别是架空线路和地面。对比了两种引雷情况下各阶段雷电流的电流波形参数的差异,发现引雷至地面情况下初始阶段的最大电流、平均电流、转移电荷、作用积分分别是引雷至架空线路情况下的2.8、2.4、2.0、5.3倍。引雷至地面情况下回击的上升时间几何均值为0.25μs,小于引雷至线路情况下的0.60μs,而对于电流峰值等其他回击波形参数而言,差异不明显。M分量与初始连续电流脉冲类似,引雷至线路情况下的电流峰值、转移电荷、连续电流水平均小于引雷至地面情况下的。基于诺顿电流源等效电路模型分析两种引雷情况下雷电流不同阶段存在差异的原因,可能是雷电在不同电流阶段时其通道等效阻抗不一样所导致的。

基于电磁时间反演的VSC-HVDC系统架空线-电缆混合线路故障定位方法

针对传统故障定位方法无法应用于架空线-电缆混合直流线路的问题,提出了一种架空线-电缆混合直流线路的故障定位方法,该方法采用先确定故障点所在区段、后在区段中定位的原理。利用故障附加网络的直流分量定义了故障区段判别函数,通过该判别函数在不同区段发生故障时数值不同实现故障区段的判定。然后,分析了电磁时间反演理论在故障定位中的可行性,分析确定了故障特征谐波。利用线路两端特征谐波的电流行进波作为时间反演电路的电流源,设置与原线路拓扑结构镜像的线路,利用时间反演电流源与镜像线路构建时间反演电路。在此基础上,根据时间反演的能量聚焦特性列写故障区段内的故障定位方程并实现区段内故障定位。利用PSCAD/EMTDC搭建的电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统仿真证明了所提方法能实现线缆混合直流输电线路的故障定位。

国内首座“架空+上盖开发”大架修基地设计创新

研究目的:“架空+上盖开发”的大架修车辆基地综合开发空间形态在国内没有先例,需要解决车辆基地建设对城市土地和空间的割裂、地面层空间利用、提高盖上物业开发强度、减振降噪、设备基础和管线敷设等技术难题。本文通过国内首座“架空+上盖开发”大架修车辆基地设计实践,提出解决以上技术难题的工程方案,供业内同行参考借鉴。研究结论:(1)架空方案能够有效减轻车辆基地建设对城市土地和空间的割裂;(2)通过盖上物业核心筒结构落地,将上盖物业车库置换到地面层,可高效利用地面层空间,提高物业开发强度和收益;(3)在咽喉区、库内检查坑及库外线路大面积采用橡胶弹簧浮置板减振道床等措施可以较好地解决车辆基地振动噪声问题;(4)利用架空板下沉和地面层局部空间,可以解决设备基础和管线敷设难题;(5)本研究成果提出的思路和方法对类似工程建设有参考和借鉴价值。

基于GS-SVR的架空输电线路工程投资估算预测研究

传统的投资估算编制模式存在过度依赖定额的现象,随着大量工程造价数据的积累,利用其实现投资估算,以弥补传统定额计价模式的不足,能够对建设项目工程造价起到总体控制作用。文章以架空输电线路工程为例,基于支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)研究架空输电线路工程投资估算问题。结果表明:通过选取影响架空输电线路工程投资估算的主要指标,构建基于SVR的架空输电线路工程投资估算模型,并利用改进的网格搜索法(Grid Search,GS)优化模型参数,得到基于GS-SVR的投资估算预测模型;与传统的线性回归和SVR模型相比,GS-SVR模型表现出更为良好的性能。

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。

刚性架空接触网弓网动态检测探讨

刚性架空接触网设备安装精度要求高,且基本设置在环境相对复杂的隧道内。为确保设备良好工作状态,本文通过对刚性架空接触网检测依据、项目进行分析,对实际检测数据进行对比,提出了有效的刚性架空接触网检测方法,为后期隧道内刚性架空接触网相关设计提供参考。

基于激光点云技术的架空输电线路目标建模方法研究

文章研究基于架空输电线路三维激光点云数据,通过点云自动分类(杆塔、导地线、地面、植被等)实现不同地物提取,在此基础上建立不同塔型模型库并进行特征分析,实现杆塔和导地线的类别提取,并进行精准空间坐标(X、Y、H)提取,实现架空输电线路重要巡检对象的精准定位信息获取,并以此规划基于输电线路三维点云数据的架空输电线路全自动巡检航迹规划,为输电线路去人机全自动巡检技术的研究提供技术支撑。

风环境性能导向的围合式教学楼庭院架空空间优化设计研究——以中国石油大学古镇口校区为例

该文通过选取30例国内21世纪建成高校围合式教学楼进行调研,归纳总结出9种围合式教学楼形态类型,以出现频次较高的B1型围合式教学楼——中国石油大学古镇口校区围合式教学楼为研究对象,以架空空间形体尺寸为变量,运用性能模拟软件建立模型并对庭院风环境进行仿真模拟,探究架空空间形体尺寸与庭院风环境的关联关系,计算边界条件下的较优因素组合。结果表明,架空长度对庭院风环境影响最大,且在冬夏季庭院风环境优化方面取值差异较大;架空宽度对风速离散度影响较大;架空高度与庭院风环境未呈现出线性的相关性。研究方法及结论可对青岛地区围合式建筑架空空间设计阶段庭院风环境优化提供参考。

架空输电线路除冰专用跟头滑车的研制

架空输电线路覆冰会使绝缘子绝缘性能大幅度降低,严重时可导致线路掉闸,同时存在倒塔断线的风险,威胁主网安全稳定运行。在分析现有除冰方式及装置优缺点的基础上,详细阐述了除冰专用跟头滑车的研制过程,并结合实际进行现场试验。试验结果表明,除冰专用跟头滑车降低了作业风险,提高了作业效率,具有一定的推广及应用价值。

考虑气象参数预测误差条件分布的架空输电线路载流量概率预测方法

准确考虑气象参数预测误差是实现架空输电线路动态载流量精准预测的基本前提。通过统计与计算分析,首次发现在不同气象参数预测值与气象环境下,气象参数预测误差具有不同分布特征。然而,现有架空输电线路载流量概率预测方法并未考虑以上2种因素的影响,难以实现线路载流量的准确预测。为此,首先将气象参数预测误差分析问题构建为气象参数预测值与气象环境2种影响因素下的气象参数预测误差条件分布求解问题;其次引入Sklar定理及其Copula函数和非参数核密度估计法,构建了一种气象参数预测误差条件分布的求解方法;然后结合蒙特卡洛采样法,提出了一种考虑气象参数预测误差条件分布的架空输电线路载流量概率预测新方法。最后通过计算分析发现:相比于2种传统方法,所提方法在考虑气象参数预测值与气象环境2种因素对气象参数预测误差概率分布的影响后,预测区间覆盖率分别提高了5.51、1.99个百分点,预测区间标准化平均宽度分别降低了7.86、3.62个百分点,验证了该方法的准确性与实用性。

架空地线临界融冰电流估算方法研究

架空线路覆冰是影响电网正常运行较为严重的灾害之一,尤其地线更易出现覆冰,有必要对架空地线直流融冰电流进行计算,而现有的经验公式及应用较多的布尔斯道尔夫融冰电流计算公式较为复杂,且有些参数测量困难。因此,该文提出一种用于快速估算已知架空地线型号在不同风速、环境温度、覆冰厚度条件下临界融冰电流的方法,通过分析地线融冰物理过程,利用有限元软件搭建仿真模型,经模型计算得到数据集,然后采用多元线性回归拟合得到相关变量的函数表达式,并与计算值进行对比。

架空地线直流临界融冰电流影响因素分析

冰灾是电力系统最为严重的灾害之一,线路覆冰会破坏降低杆塔、金具、导线等部件的机械强度,使输电铁塔加大负重,导致断线、倒塔等事故频繁发生,影响输电线路运行安全稳定性。融冰效率与电流大小有关,电流越大,效率越高。但对于不同的导线,融冰电流也必然受到导线最大允许温度、直流融冰装置容量、线路融冰距离的限制。因此,对于临界融冰电流的计算是进行融冰工程的重要凭据。该文从风速、覆冰厚度、环境温度3个方向通过融冰物理过程及有限元仿真软件分析其与架空地线临界融冰电流的影响关系。从计算结果来看,其中风速与环境温度有着显著影响,而覆冰厚度与临界融冰电流呈近似线性的对应关系。

电力系统架空多导体传输线的高频耦合电流计算模型

架空传输线作为电力系统中的重要组成部分,其在瞬态电磁场或激励源作用下(例如高空电磁脉冲)通常能够耦合出高幅值过电流,将作为强电磁干扰的耦合路径对电力系统造成严重干扰。现有建模方法中,经典传输线理论在处理非电小尺寸横截面线路的高频耦合问题时存在较大误差;全波数值算法(例如矩量法)依赖网格剖分计算过程使得其在处理长线情况时效率不高。此外,电力系统中往往线缆数量较多,且地面均须考虑实际有耗情况。为解决上述问题,文中提出一种能够计算电力系统架空传输线高频耦合电流的渐近模型。基于计算效率较高的渐近理论,引入反射与散射过程对高阶模式分量进行量化,并针对任意线路数量、任意参数地面及不同激励情况,推导统一电流表达式。最后,利用全波数值仿真以及天线辐照实验验证模型有效性和可靠性。结果表明,文中计算模型能够快速计算高频耦合电流,为线路防护以及电磁效应研究提供理论基础与数据支撑。

柔性直流架空线路差模波特征优化方法

随着柔性直流输电系统向高电压、大容量方向发展,采用架空线路成为工程选择的必然趋势。本文基于工程化应用场景,结合行波模型和计算量,运用离散小波变换和多分辨率解析方法分别对差模行波、直流电流、直流电压等电气量进行处理,得到其特征值,在远端区内故障和远端区外故障时对比三者的差异。针对差模行波特征值,对远端区内经过渡电阻的故障工况进行测试。结果表明,本文所述计算方法具有较好的选择性和灵敏性,且计算量小,能够满足实际工程需求。

基于机器学习的架空输电线路分布式光纤风速监测方法

相位敏感型光时域反射技术(φ-OTDR)与光纤架空复合地线(OPGW)中的既有通信光缆相结合,能够获取架空输电线路沿途风致舞动引发的光纤振动。但是振动信号与实际风速之间的映射规律难以获取,传统上多依赖人工判断。为了解决这个问题,将随机森林算法引入分布式光纤风速监测的数据分析中,在一条全长约44.16 km的220 kV线路上进行了为期3个月的现场实测。实验结果表明,所提出方案能够分布式实时预测风速并评估其对架空输电线路的影响,辅助评估风荷载可能带来的潜在风险,指导后续的运维和改造,确保架空输电线路的安全可靠运行。

基于健康指数的架空线路运行状态评价方法研究

针对现有架空线路运行状态评估存在的问题,提出一种基于健康指数的架空线路运行状态综合评估方法。该方法结合架空线路运行特点,综合考虑线路本体及天气、环境等外力因素影响,系统地研究了影响线路健康状况的各级关键因素及其影响系数。考虑不同影响因素重要程度,采取定性、定量相结合的方式,提出了层次分析法、优劣解距离法、专家研讨法三者相结合的线路健康指数计算方法。利用该方法对南京某实际110 kV架空线路运行状态进行现场验证,证明了所提方法的有效性。所提方法不仅适用于架空线路健康状态的评估,也可为其他电力设备的健康状态评估提供参考。

基于YOLOv5s的轻量化架空输电线路鸟巢检测网络

架空输电线路上的鸟巢侵占会对铁塔上的电力设备造成安全隐患,间接可能影响整个电力系统的稳定运行。针对目前架空输电线路鸟巢检测模型在复杂场景以及小目标场景下检测精度不高,检测效率低,模型复杂等问题。本研究提出一种基于YOLOv5s框架的轻量化架空输电线路鸟巢检测网络。首先在主干部分采用Fasternet重构YOLOv5s特征提取网络,降低模型复杂度,提高运行速度;然后在特征融合网络部分嵌入ConvMixer层,ConvMixer层的结构设计有助于在特征信息中更好的捕捉空间和通道的关系,提升模型对于小目标的检测能力;最后在特征融合网络部分引入ODConv模块,令送入检测头的特征图包含更多有效特征,提高模型对复杂场景和小目标的检测性能。实验结果表明,本文与基线模型YOLOv5s相比,计算量和模型体积分别减少了86%和72%,平均精度均值达到96.4%,检测速度达到104.2帧/s,验证了本文改进模型的有效性和可行性。

基于架空输电导线振动的压电俘能系统研究

针对架空输电导线振动能量收集与输电线路传感器节点的供能问题,利用压电悬臂梁结构,设计了一种压电俘能系统。基于架空导线微风振动理论,搭建模拟架空导线振动的实验平台。通过实验研究,分析压电俘能装置结构对系统固有频率的影响,以及不同激励频率、不同激励加速度与不同负载条件下压电俘能系统的输出电能特性。实验结果表明:压电俘能系统处在共振频率下,激励加速度达到10 m/s~2时,存在最优负载使输出电压有效值达到16.27 V,输出功率达到5.29 mW,为解决输电线路传感器节点的供能问题提供一种新思路。