南方山区线路覆冰在线监测数据特征分析与预测模型研究

我国南方山区由于地形气候的影响,易在冬季导致输电线路严重覆冰,进而给电网的安全运行带来巨大的挑战。因此通过对线路覆冰研究,总结出南方山区覆冰数据中的规律和存在问题,其重要性不言而喻。先从覆冰在线监测系统的原理入手,并针对南方某典型山区覆冰在线监测数据开展导线覆冰特征定量分析,总结出该山区在不同微气象条件下,各个气象参数组合对覆冰的影响的规律。最后,提出一种基于模糊逻辑和神经网络建立输电线路覆冰组合预测模型的方法。

覆冰输电塔-线体系风致动力响应分析

依据流体诱发振动原理,结合已有覆冰计算模型,考虑降雨的分类,模拟了输电塔-线体系不同高度导线的覆冰和风荷载。以东北地区某输电塔为例,对覆冰输电塔-线体系在稳定风速激励下的动力响应进行分析,并与不考虑塔线耦联的导线舞动分析结果及覆冰塔线拟静力的分析结果进行对比,对塔位移、输电线位移、钢材应力进行了分析。研究结果表明:塔-线耦联体系对覆冰导线风振有很大影响,覆冰输电塔抗风设计安全度需要进一步提高。

基于光纤传感的输电线路覆冰监测系统研究

输电线路严重覆冰将会造成输电塔倒塌或导线断线等事故,形成大面积停电、电网崩溃瓦解的电网事故。现用人工观冰为输电线路启动融冰提供决策依据,进而来预防覆冰过重。基于光纤传感技术与覆冰计算模型开展输电导线覆冰监测方法研究,实现云南电网某110 kV输电线路主要覆冰期(2015年12月18日至2016年2月17日)的在线监测,并与人工观冰结果进行对比验证。以4个人工观冰时间点的监测数据为例,人工观冰得到最大覆冰厚度分别为0.6 mm、0.9 mm、4.2 mm、1.5 mm;而光纤监测得到的等效覆冰厚度分别为0.381 mm、0.362 mm、0.892 mm、0.415 mm。对比发现最大覆冰厚度约为等效覆冰厚度的2～4倍。因此,基于光纤传感的输电线路覆冰监测方法可用来监测导线的等效覆冰厚度,为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全稳定运行。

基于FBG拉力与倾角传感器的输电线覆冰监测研究

以输电线路作为研究对象,针对输电线路的覆冰监测推导出覆冰厚度的理论计算解析式。由于传感器易受温度或其他外力影响,使得监测值产生误差。采用神经网络,利用覆冰历史数据,对覆冰厚度进行误差修正。实验结果表明:修正后的数值与实际覆冰值接近,覆冰厚度绝对误差的范围在0.000~0.087mm,相对误差值的变化范围在0.00%~6.56%。

基于称重法覆冰监测模式下的垂直档距参量取值研究

目前应用最为广泛的覆冰厚度计算模型主要是针对称重法原理,而垂直档距是该模型中非常重要的一个参量,参量取值的准确度对等值覆冰厚度的监测结果准确度具有决定性的影响。但在现阶段的工程实践中,现有的各个计算模型并未对垂直档距参量在线路运行过程中动态变化特性进行全面、深入的考量,因此影响了覆冰预警系统的应用效果。本文对垂直档距在输电线路运行过程中的动态变化特性进行了定性和定量分析,研究了冰荷载和温度变化对导线应力及垂直档距的影响,并通过数值仿真对其影响程度进行了评估,最终在此基础上提出了基于垂直档距动态变化特性的覆冰厚度计算策略,从而提高称重法测量输电线路覆冰厚度的准确度。

不同工况下输电线路导线长度变化规律研究

导线覆冰力学计算模型用于计算输电线路等值覆冰厚度,导线长度是该模型的重要基础参数之一。自然界中导线面临复杂气象环境,导线长度随温度或荷载变化而改变,研究导线长度变化规律对改进覆冰力学计算模型具有重要意义。本文选取三种常用的110kV^500kV钢芯铝合金绞线,分别其在温度(-20~70℃)、覆冰(0~20mm)、大风(0~25m/s)、覆冰与大风等四种不同工况下的导线长度变化率。计算结果表明,大温差与一般风速(<10m/s)引起的导线长度变化分别不超过0.15%和0.8%可忽略不计。轻微覆冰对导线长度影响较小,但随着覆冰增加,其影响显著增强。且覆冰增大了导线的受风面积,使风荷载的影响增大。在覆冰计算模型中应充分考虑覆冰与大风对导线长度伸长的影响,使覆冰计算结果更加精确。