大跨越架空输电导线铝部应力分布试验

为了掌握大跨越架空输电导线铝部应力空间分布特性,以JLHA1/G6A-500/280型特强钢芯铝合金导线为研究对象,采用铝股丝表面激光刻槽,内嵌高灵敏、超大复用容量超弱光纤光栅,搭建了大跨越输电导线铝部应力试验平台,研究了不同张力条件下大跨越架空输电导线铝部应力分布规律,建立了大跨越导线实体有限元模型,分析了铝股应力分布特征,并验证了试验结果的正确性。结果表明:导线承受张力作用时,外层铝股和次外层铝股应力不同,外层铝股应力小于次外层铝股应力,导线同层铝股应力基本相同;铝股应力随导线张力的增大呈线性增大趋势,张力每增大1%,铝股应力增大约10%。不同导线张力作用时钢股和铝股应力均呈现环状分层特性,铝股平均应力小于钢股平均应力,铝部和钢股应力比约为3∶7;外层和次外层铝合金股丝应力沿圆周向分布不均匀,建议大跨越导线线型设计时考虑铝股丝分层特性。

基于VMD-SSA-LSTM的架空输电导线覆冰预测模型

针对输电导线覆冰过程间断性强且波动性大而导致的现有模型预测精度不高的问题,从覆冰厚度数据的时序信息和气象信息出发,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)优化长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)的覆冰组合预测模型.该方法首先使用VMD分解覆冰厚度数据,降低了原始序列的不稳定性,得到具有不同中心频率的本征模态分量;其次,采用SSA算法对LSTM中的3个参数进行寻优;最后,对模态分量分别建立LSTM预测模型,将各个模态分量的预测值叠加为覆冰厚度的总预测值.通过实例仿真,对所提预测模型进行验证.结果表明:VMD-SSA-LSTM组合模型与其他模型相比,其预测精度有进一步提高,验证了所提方法的有效性.

紊流随机风场下多相多分裂覆冰输电导线舞动的相间闪络概率评估

针对覆冰输电导线在紊流随机风场中舞动的相间闪络问题,提出了一种多相多分裂覆冰导线舞动的相间闪络概率评估方法。首先,通过生成覆冰导线在紊流随机风场中舞动时的随机风荷载,结合多相多分裂覆冰输电导线有限元模型对紊流随机风场中的导线舞动响应进行模拟;其次,通过等价极值分布法构建了多相多分裂覆冰输电导线舞动时的相间闪络失效准则,基于概率密度演化法发展了一种多相多分裂覆冰导线在紊流随机风场中发生非同步舞动的相间闪络概率评估框架;最后,对某单跨三相四分裂覆冰输电导线算例进行分析。结果表明:1)不同相对位置的覆冰导线相间闪络概率评估结果差异明显,并且相较稳态风场情况,紊流随机风场作用下的各相导线相间闪络概率密度曲线峰值位置左移,峰值存在明显的降低;2)随着紊流度的增加,各相覆冰导线在紊流随机风场中舞动时更易发生相间闪络;3)该跨覆冰导线的相间闪络概率随平均风速的增加呈现先升后降的变化趋势,不同初始风攻角工况的各相导线相间闪络概率差异明显。

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。

全站仪测量高压输电导线相间间距研究

针对需要使用全站仪测量高压输电导线相间间距任务,收集整理输电线路设计资料,制作Excel计算表格,外业观测时在计算表格中输入测站信息和天顶角,即可自动计算出相间间距,减少外业作业时间,内外业互相检核,提高成果质量。

基于深度学习的架空输电导线缺陷检测方法研究

无人机巡检图像中,架空输电导线断股、表面磨损等缺陷存在人工复检效率低、误检漏检率高的问题,为此提出了一种基于深度学习的架空输电导线缺陷智能检测方法。该方法以Unet为基础网络,结合迁移学习的思想,将VGG16(visual geometry group,16 weight layers)作为主干特征提取网络,并且将VGG16在ImageNet数据集上训练的权重作为预训练权重,以增强训练效果;然后将网络中的普通卷积用深度可分离卷积代替,有效地减少了网络的参数量;最后引入轻量级的高效通道注意力模块(efficient channel attention,ECA),实现不降维的局部跨信道交互策略,突出重要特征的同时克服了性能和复杂性之间的矛盾。在自建的输电导线缺陷数据集上,对方法进行了功能与性能测试,实验结果表明所提方法在导线断股检测上的准确率达到89.81%,在表面擦痕检测上的准确率达到90.86%,在表面刮损检测上的准确率达到93.58%,平均交并比(mean intersection over union,MIoU)值为86.12%,单张检测速度相对于Unet网络提升了8倍左右,提高了网络检测速度和检测精度。

架空输电导线覆冰机理及相关预测模型现状与发展

中国是世界上电网覆冰灾害最严重的国家之一,明晰架空输电线路的覆冰机理并对覆冰情况进行准确预测对我国电网的冰灾防治有着重要的意义。基于现有的研究成果,本文详细阐述了架空输电线路覆冰机理和相关预测模型,并对这些机理和模型进行了分析与对比,总结现有研究的不足,同时指出了覆冰机理和预测模型今后的研究方向和发展趋势。

输电导线动态微应变在线检测装置研究

当输电导线频繁发生微风振动且持续时间较长时,容易引起导线断股、断线等事故,严重时会造成较大规模的断电,为此研究输电导线在线检测技术具有十分重要的现实意义。设计了一款基于ARM的动态微应变在线检测装置,设备的芯片选型主要从低功耗出发,对电源电路、电桥电路、信号调理电路等硬件电路进行了设计。为了便于实际应用,测量方式可在单臂、半桥和全桥之间自由切换。此外,在软件开发部分加入了数字滤波器的设计,可降低环境噪声对采集精度的影响,同时采用大容量SD卡存储历史数据。最后,通过试验验证了设计的动态微应变在线检测装置可完成对输电导线进行在线检测的任务。

基于多分段线性拟合的输电导线快速提取方法

为从输电线路的激光点云中快速确定导线位置,通过降采样、高程滤波处理和多分段线性拟合方法,确定了导线在CGCS2000坐标系平面内的分段线性方程。基于张家港市电网两条220 kV输电线路的激光点云数据,算法结果如下:综合考虑时间成本和采样效果,体素下采样更适合导线提取算法;多分段线性拟合效果较好,个别噪声点不影响拟合结果,平均每段线路可在10 s内完成拟合;对于非函数性质的线路分布,可转换x和y坐标,或分段拟合。输电导线提取算法适用于平原地区的输电线路,可快速确定冗杂激光点云(3亿多点)中的导线位置,有助于后续无人机自主巡线的航迹规划。

沙尘暴期间运动尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测

针对沙尘暴期间输电导线动力学行为分析中运动粉尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测,以引入的粉尘颗粒与输电导线的碰撞概率为基础,应用弹性碰撞模型和颗粒运动方程对碰撞时间予以定量预测,提出一种基于粉尘颗粒和输电导线尺度、粉尘质量浓度及流场作用的粉尘颗粒对输电导线施加应力的计算方法.揭示了以上因素对应力的影响规律:应力随粉尘颗粒的速度近似呈线性增大;随输电导线的半径近似呈线性增大;随粉尘颗粒的半径近似呈指数形式减小.结果表明,在输电线路设计中,不仅要考虑风荷载,还需考虑运动粉尘颗粒的作用.

输电导线结冰数值模拟与影响因素分析

通过建立二维输电导线结冰模型实现结冰冰形预测。空气流场和对流换热通过Fluent软件计算,采用基于拉格朗日法的离散相模型计算输电导线表面水滴收集系数,利用Fluent的用户自定义函数(user-defined function,UDF)编程求解Messinger热力学模型,计算得到了输电导线表面结冰冰形与结冰厚度。研究中考虑了风速、水滴中值体积直径、温度、空气含水量和风向角等因素对输电导线结冰特性的影响。通过UDF实现导线的强迫振动,着重分析了输电导线振动对结冰特性的影响,得到了振动幅度和振动频率对局部水滴收集系数和结冰冰形的影响规律。

阻尼间隔棒及双摆防舞器对特高压架空输电导线覆冰舞动特性的影响

为了能够准确分析和评价阻尼间隔棒与双摆防舞器对大截面、多分裂特高压输电导线覆冰舞动的影响,首先依据防舞器分布特性,将二者的质量和转动惯量沿导线分布情况定义为狄拉克函数形式,再通过曲梁建模方法得到描述覆冰导线运动的常微分方程,并以6?1 250 mm2导线为例进行了非线性振动特性分析。结果表明,二者的优化参数及安装、布置方案会对特高压输电导线的分布质量、阻尼特性等结构参数产生影响,进而改变其覆冰舞动特性;对二者进行合理优化设计和配置,不仅可以提高特高压导线系统的临界失稳风速,增强其抗风能力,亦可在实际风速略大于临界失稳风速时获得良好的抑舞特性。为特高压输电线路及其金具的设计工作提供了有效的理论参考依据。

倍容量输电导线用高强殷钢丝新材料的研究进展

倍容量输电导线是高端输电领域“皇冠上的明珠”产品,而高强殷钢丝是制作倍容量输电导线的关键材料。本文简要介绍了高强殷钢新材料的发展历程,并以倍容量输电导线为例,详细阐述了殷钢材料的强化措施。在此基础之上,重点介绍了河钢集团高强殷钢丝材料的研发现状。殷钢新材料的强化措施主要有细晶强化、形变强化、第二相析出沉淀强化及外加第二相纳米颗粒强化,河钢基于此,提出了“纳米尺度第二相复合析出颗粒增强殷钢”新思路,研制出了具有自主知识产权的新型高强殷钢丝材料。如何利用材料强塑性最新理论成果,使铝包殷钢丝复合材料的整体强度不小于1200 MPa,以及在降低镍、钼等昂贵金属含量的同时,仍能使殷钢保持较低的热膨胀特性,实现低成本殷钢产品的工业制造,是本专业领域亟需解决的重要难题和未来的重要发展方向。

架空输电导线增容技术现状及发展趋势

阐述了架空输电导线增容技术的理论及其研究现状,分析了当前国内外架空输电导线增容技术应用的热点及难点问题,提出了架空输电导线增容技术的发展趋势(引用文献23篇)。

覆冰输电导线舞动的仿真分析

基于考虑输电导线垂向和扭转振动耦合的两自由度模型,利用多尺度法和数值分析方法,分别就系统参数和环境参数对临界风速和舞动振幅的影响进行了理论和仿真分析,并讨论了扭转振动分岔导致的可能复杂运动。利用零解的稳定性条件,得到了覆冰厚度、初始覆冰角度、来流密度、导线的初始张力和单位长度质量以及横向阻尼比对临界风速的影响曲线。基于解析和数值仿真的结果,分别给出了风速、覆冰厚度、来流密度、导线的初始张力和单位长度质量以及横向阻尼比对舞动振幅的影响曲线。对扭转振动分岔的研究表明,风速变化时,(零解失稳导致的)周期运动的分岔可导致倍周期运动和概周期运动等复杂运动形式。

基于电场逆运算的输电导线弧垂计算方法

输电导线弧垂是导线运行的重要参数,影响电网的安全稳定运行。为实现导线弧垂的准确监测,提出基于导线工频电场(power frequency electrical field,PFEF)逆运算的弧垂计算方法。首先根据悬链线方程,基于有限长线电荷建立导线工频电场的三维计算模型。然后根据导线下方工频电场的实时测量数据,在三维电场模型下利用遗传算法(geneticalgorithm,GA)反演得到导线的最大弧垂。考虑电场测量数据受外界环境因素和测量条件的影响,采用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)建立导线原始测量数据的环境因素修正模型,使修正后的测量数据逼近理想条件下的数据。将修正后的电场测量值作为反演模型的目标参考值,进一步提高弧垂的计算精度。对比银川地区某条典型输电导线的测量数据,验证了该算法的有效性。

输电导线机械破损的红外检测与故障诊断

借助红外辐射理论，建立了破损导线的热辐射场和红外传感器对其输入响应的模型。研制和开发了一种新型的导线破损的红外检测与故障诊断仪。提出了基于峰峰值邻域特征参数的综合识别判据在线识别断股故障信号以及用二进小波对突变信号奇异性检测来离线识别断一股信号和股波信号，这种故障识别方法既可以提高故障识别效率又可以保证故障识别的精度。

考虑多档导线及绝缘子串影响的覆冰及脱冰输电导线找形分析

传统的输电导线找形研究主要针对单档导线,对多档输电导线找形的研究很少。以某一耐张段为例,充分考虑各档输电导线及绝缘子串之间的相互影响,在ANSYS中建立了多档输电线体系的整体模型。结合实际线路,给出了输电导线在自重荷载下的初始构型,模拟了导线在各档均匀覆冰及不同档脱冰条件下的形状改变。研究发现,在不同档脱冰条件下,绝缘子串严重偏移,未脱冰导线弧垂明显增加,合理地解释了实际线路出现放电跳闸事故的必然性。该整体模型方法可用于架空导线覆冰及脱冰数值仿真,提前发现因脱冰出现跳闸事故的输电线路段,及时做好应对措施,防范于未然。

输电导线的覆冰模拟系统

为了更好地开展输电导线覆冰及防冰研究工作,需研制输电导线覆冰模拟系统,故在分析了输电导线常见雨淞覆冰气候条件基础上优化设计了导线成冰小室、喷水装置及导线旋转系统等。利用Fluent流体仿真软件分析成冰小室中气流分布的情况表明,该成冰小室内部气流分布基本均匀,可有效模拟导线覆冰过程中周围气流场分布。实测成冰小室内部风速与仿真结果相符且喷水装置产生的水滴直径达到了自然界中毛毛雨的雨滴直径。对钢芯铝绞线覆冰实验显示,导线表面短时内即可形成均匀致密的雨淞层,说明该覆冰模拟系统可以有效模拟自然界中导线表面雨淞覆冰的形成过程。

高压输电导线的微动磨损行为研究

在弯曲疲劳试验装置上对高压输电导线——LGJ150/25型钢芯铝绞线进行微动试验,轴向静载荷为30MPa,振动频率为10Hz,弯曲振幅为1mm。经5×106周次循环振动后,利用电镜扫描分析线夹处导线的微动磨损斑形貌特征。在磨损斑表面观察到大量磨屑,经分析其成分为氧化铝。根据磨损斑形貌的分布规律将导线的微动区域划分为微动粘着区、微动滑移区以及微动混合区。在微动粘着区的磨损斑有很大的塑性变形,磨损区有少量的裂纹产生。微动滑移区与微动混合区内磨损斑表面有片状剥离物存在,并且在剥离物周围有大量显微裂纹,裂纹长度较长。