Improved Method of Power Loss and Electric Field Calculations of HVAC Transmission Lines

An improved method for calculating the corona power loss and the ground-level electric field on HVAC transmission lines induced by corona is proposed.Based on a charge simulation method combined with a method of successive images,the proposed method has the number and location of the simulated charges not arbitrary.When the surface electric field of a conductor exceeds the onset value,charges are emitted from corona into the space around,and the space ions and the surface charges on each sub-conductor are simulated by using the images of the other sub-conductors.The displacements of the space ions are calculated at every time step during corona periods in both the positive and the negative half cycles.Several examples are calculated by using the proposed method,and the calculated electric field at the ground level and the corona power loss agree well with previous measurements.The results show that simulating 12 charges in each conductor during 600 time steps in one cycle takes less time while guarantees the accuracy.The corona discharge from a 220 kV transmission line enhances slightly(less than 2%) the electric field at the ground level,but this effect is little from a 500 kV line.The improved method is a good compromise between the time cost and the accuracy of calculation.

Reduction of electric field strength by two species of trees under power transmission lines

Electrical pollution is a worldwide concern,because it is potentially harmful to human health.Trees not only play a significant role in moderating the climate,but also can be used as shields against electrical pollution.Shielding effects on the electric field strength under transmission lines by two tree species,Populus alba and Larix gmelinii,were examined in this study.The electrical resistivity at different heights of trees was measured using a PiCUS sonic tomograph,which can image the electrical impedance for trees.The electric field strength around the trees was measured with an elf field strength measurement system,HI-3604,and combined with tree resistivity to develop a model for calculating the electric field intensity around trees using the finite element method.In addition,the feasibility of the finite element method was confirmed by comparing the calculated results and experimental data.The results showed that the trees did reduce the electric field strength.The electric field intensity was reduced by 95.6%,and P.alba was better than L.gmelinii at shielding.

Three-dimensional Model Analysis of Electric Field Excited by Multi-circuit Intersecting Overhead Transmission Lines

This work is carried out to predict the special distribution of electric field induced by multi-circuit intersecting overhead high-voltage (HV) transmission lines (TLs) within a large range without any expensive and time-consuming computation. The two main parts of the presented methodology are 1) setting up a three-dimensional (3D) model to calculate the electric field based on combining ca- tenary equations with charge simulation method and 2) calculating the hybrid electric field excited by multi-circuit intersecting TLs using coordinate transformation and superposition technique. Examples of different TLs configurations, including a 220 kV single-circuit hori- zontally configured TLs, a 500 kV single-circuit triangularly configured TLs and a combination of the 220 kV TLs and the 550 kV TLs, are illustrated to verify the validity of this methodology. A more complicatal configurations, including a 500 kV double-circuit TLs and two 220 kV single-circuit horizontally configured TLs, are also calculated. Conclusions were drawn from the simulation: 1) The presented 3D model outperforms 2D models in describing the electric field distribution generated by practical HV TLs with sag and span. 2) Coordinate trans- formation and superposition technique considerably simplify the electric field computation for multi-circuit TLs configurations, which makes it possible to deal with complex engineering problems. 3) The electric field in the area covered by multiple intersecting overhead TLs is distorted and the hybrid electric field strength in some partial region increases so sharply that it might exceed the admissible value. 4) The configuration parameters of the TLs and the spatial configuration of multi-circuit TLs, for instance, the height of TLs, the length of span and the intersection angle of multiple circuits, influence the strength and the distribution of hybrid electric field. The influence regularities sum- marized in this paper can be referred by future TL designs to meet the electromagnetic environmental protection regulations.

750kV单回并行输电线路电磁辐射环境研究

采用《环境影响评价技术导则输变电》(HJ 24—2020)附录C、D推荐的计算模式对750 kV单回并行输电线路电磁辐射环境进行计算与预测。结果表明,经过耕地、园地、牧草地、畜禽饲养地、道路等场所,当导线对地最小高度为15.5 m时,单回并行线路下的工频电场强度最大值超过10 kV/m;需将导线对地最小高度提至16.5 m,才能满足4 kV/m控制限值要求。750 kV单回并行输电线路产生的工频磁场强度小于公众曝露控制限值(100μT),一般情况下不会成为线路建设的环境制约因素;但其产生的工频电场是电磁环境影响的主要因素,电场强度控制限值(4 kV/m)是线路建设的环境制约因素,同时也是输变电电磁环境重点控制因素。现场实测结果与理论预测结果符合性较好,表明采用的预测模式具有较好的应用性,研究结果可为750 kV单回并行输电线路的建设和环境监管提供支持。

台风场景下基于多种分布式资源协同的弹性配电网两阶段供电恢复策略

近年来频发的自然灾害极大威胁配电网安全运行,统筹考虑不同分布式资源特点,发挥分布式资源互补互济优势,有助于解决灾后配电网部分线路损坏、电力供应不足问题,实现电网灾后快速恢复。在电网中分布式资源种类不断丰富的背景下,本文提出一种台风场景下基于多种分布式资源协同的弹性配电网灾前及灾后两阶段供电恢复策略。首先,考虑配电网和交通网耦合的影响,灾前阶段在考虑电动汽车调度的同时,以加权失电量期望最小为目标建立移动储能和抢修队应急仓库选址模型;其次,根据以上3种分布式资源以及柔性负荷的灾后响应特征,将灾后阶段分为紧急功率支撑和负荷快速恢复两个过程,搭建了配电网灾后多时段恢复优化模型;然后,通过深入研究多种分布式资源的优缺点,设计了配电网两阶段供电恢复框架;最后,设计了多组算例,验证了所提方法的有效性和可行性。

基于多维参量分布式光纤传感的架空输电线路覆冰监测技术

对比总结了典型DOFS技术的基本原理与系统结构,对现有输电线路覆冰监测技术发展现状进行介绍。在此基础上提出了一种多维参量分布式光纤传感技术,能够实现对线路的应变、温度、振动、衰耗等状态参数进行分布式的实时监测。与现有的单参量、双参量传感监测方案相比,使用多维参量方案对线路进行融合感知,可以有效提高监测的准确度,降低误判率、误报率,为输电线路的安全稳定运行提供重要保障。

基于动态平衡布局的输电网潮流图自动生成方法

为解决输电网潮流图自动生成中厂站布局与线路布线问题,提出基于动态平衡布局的输电网潮流图自动生成方法。针对厂站布局,首先,在力导向算法的基础上引入基于图纸中心点的惩罚函数,以解决力导向算法布局不均匀的问题,提高布局的均布度;然后,利用厂站分布率参数控制算法平衡次数,引导厂站向图纸边界运动,解决布局自动适应给定图幅大小的问题;最后,通过位置映射变换将围绕图纸中心点的椭圆分布转换为矩形分布,解决引入惩罚函数布局均匀但不符合传统输电网潮流图绘制习惯的问题。针对线路布线提出以构建通道树为中心的布线方法,有效降低布线交点个数,提升布线效果。所提布局与布线算法在实际工程应用中取得了良好的效果,通过案例验证了输电网潮流图自动生成的正确性和有效性。

低频交流电压下低密度聚乙烯的空间电荷特性

分频输电技术已逐步成为实现碳中和及海上风电远距离传输的主流方案之一。然而,对高压分频输电背景下的电气设备研究较为欠缺,在频率改变对电缆绝缘材料特性影响方面尚需深入研究。为此,采用具备快速检测能力的脉冲电声测试系统,研究了低密度聚乙烯材料在分频电压下不同电场强度、温度时的空间电荷特性以及频率改变对电荷积聚行为的影响。结果表明:当场强及温度条件较为苛刻时,电荷积聚明显;而随着频率的降低电荷积聚量增加,频率下降至20 Hz后,电荷增长速度显著提高。在此基础上,建立了应用于交变电场下的双极型载流子模型,通过仿真计算对实验观察进行了合理化解释,揭示了电场、温度及频率对空间电荷行为的影响机理。研究方法和结果可为海上风电分频输电系统中的频率选择及线缆绝缘优化设计提供理论支撑。

一种用于输电线路视频监测的取能电源的设计

供电电源是保证高压输电线路在线监测装置稳定运行的关键,文中提出了一种基于高压电场感应取能技术的取能电源,并分别对其功率电路和控制电路进行分析设计。感应极板产生的位移电流作为取能电源的输入,直接决定着取能电源的输入功率,文中利用Comsol软件研究了感应极板尺寸对位移电流的影响,确定了感应极板的尺寸,并和实测数据进行对比,验证了仿真的正确性。基于此,文中研制了一套视频监测装置,通过感应极板和取能电源实现装置的自取能,拍摄输电线及周围环境视频并发送到远程终端。最后,通过实验确定了当视频监测装置应用在110 kV电压等级下时,远程终端接收到的单次视频时长为2.2 min,视频间隔为54.9 min。

基于平行双线结构的低频场发生器设计

针对电磁辐射抗扰度测试天线在低频时辐射效率低、体积大、难以生成高电场强度的问题,设计了一款平行双线传输线电场发生器。该场发生器输入端使用阻抗比为1∶4的传输线变压器巴伦,实现了输入端与负载的阻抗匹配,以及非平衡端转化为平衡端;为保证场发生器电气性能的稳定性和可靠性,平行双线传输线采用直径为100 mm的铜管,负载采用耐大功率的无感陶磁电阻,能够承受2 500 W的连续波输入功率。实验结果显示该场发生器在10 kHz~100 MHz的频率范围内电压驻波比均小于1.9,在距场发生器中心0.5 m远处可产生高达200 V/m的电场强度,在1 m远处可产生50~100 V/m的场强。该电场发生器可旋转改变电极化方向,具有覆盖范围广、场强分布均匀、场强幅度高的特点,广泛应用于低频辐射抗扰度测试。

一种考虑峰荷-电量分摊机制和风电关键场景的输-配电网协同调度策略

风电功率的不确定性问题严重制约其消纳,因此,激发输-配电网积极性并提出合理的风电协同消纳方法具有重要意义。在建立改进峰荷-电量责任模型的基础上,提出一种基于场景法的输-配电网多目标协同调度模型。首先,将传统输-配电网峰荷责任模型、电量责任模型相结合,同时计入风电消纳、需求响应的影响并引入输配电成本分摊机制,建立改进输-配电网峰荷-电量责任模型。其次,针对输-配电网集中式和分布式风电出力的不确定性问题,基于风电功率日前基础预测场景和奇、偶时刻的极限爬坡场景构建关键风电场景集,并在此基础上提出输-配电网柔性资源协同调度策略。然后,将输-配电网改进峰荷-电量责任模型和柔性资源协同调度策略相结合,建立输-配多目标协同优化模型。最后,基于典型T6D2系统进行案例仿真,采用目标级联分析法对所提模型进行求解。结果表明,所提模型有利于支撑并促进输-配电网提升风电消纳水平,而峰荷-电量责任的边际效应有助于输-配电网有序制定对应责任权重,从而实现经济效益、风电消纳和社会效益的合理均衡。

考虑客户用电安全隐患的配电网脆弱线路风险自动预警方法

脆弱线路作为配电网的重要组成部分,是保证电网安全与用户安全的关键环节。为此,从客户用电安全隐患角度出发,提出配电网脆弱线路风险自动预警方法。基于电气介数模型与线路潮流传输最大值,建立有功潮流介数模型,降序排列有功潮流介数,识别脆弱线路。利用脆弱线路形成最小风险的目标函数模型来评估风险,依据风险期望值与控制决策,划分风险评估等级与预警等级,采用神经网络模型,实现风险自动预警。实验结果表明,所提方法的脆弱线路识别结果与风险自动预警效果较好,能够正确作出风险预警,且实践优势显著。

输电线路故障预测与智能诊断方法

输电线路的可靠性对电力系统的稳定运行至关重要。本文对输电线路故障预测与智能诊断方法进行了深入研究,首先分析了故障特征及其类型,然后使用机器学习SVM方法对输电线路的故障进行准确预测,使用深度学习CNN方法进行线路故障智能诊断,从而提高了电力系统的可靠性和安全性。并通过实验验证了该方法的有效性。

自动化运行技术在电力企业输配电工程中的应用

现行技术在电力企业输配电工程中应用效果不佳,输配电功率损耗较高,无法达到预期工程效果,为此,提出自动化运行技术在电力企业输配电工程中的应用。构建输配电工程自动化通信网架结构,根据该结构计算输配电工程运行负荷,利用控制器对配电网运行进行自动化调控,实现电力企业输配电工程的自动化运行。结果表明,使用该技术后,电力企业输配电功率损耗降低,停电时长缩短,输配电工程运行负荷数值较稳定。

重覆冰区域风电送出线路中节能导线的应用研究

开展节能导线的应用研究,对重覆冰区域风电送出线路的安全、经济运行具有重要意义。以湖南某110 kV风电送出线路工程为例,针对其重覆冰、低损耗小时数的特点,从电能损耗、覆冰弧垂及过载能力、经济费用等方面对3类节能导线、钢芯铝合金绞线和普通钢芯铝绞线进行了应用分析。分析结果表明:在15 mm中冰区和20 mm重冰区,JL3/G1A-400/50型钢芯高导电率铝绞线更优;在30 mm重冰区,考虑弧垂特性和排杆需要,不适合采用节能导线,推荐采用钢芯铝合金绞线。

高海拔配电线路故障精准定位研究

为了维护高海拔地区输配电及用电工程线路的正常运行、提升供电的稳定性与质量,提出了高海拔配电线路故障精准定位方法。分析线路故障行波精准定位原理,实现故障点位的确认。通过计算故障电流波速和线路长度,实现行波双端定位。通过分析波速误差、线路长度误差和波头误差,提升高海拔输电线路行波定位精度。创新性地基于双端行波故障定位算法,以及小波变换、Hilbert-Huang变换方法,提出行波型故障预警与精准定位的优化措施。仿真模拟分析结果表明:所提方法能够迅速识别故障区间和故障准确位置,实现输配电线路故障的快速查找和故障点的精确定位。该方法的应用可以缩短电力线路运维人员的巡视时间、提升供电可靠性。

高压输配电线路的防雷措施探讨

我国很多高压输配电线路建设在地广人稀的区域,极易受到雷电的影响,进而导致电路跳闸的情况频发,严重影响人们的生产生活。对此,首先,对高压输配电线路雷击的危害进行介绍;其次,对高压输配电线路防雷技术进行分析;最后,结合实例,重点对高压输配电线路的防雷措施展开详细研究,并制订相关解决方案,以保证输配电线路的正常运行。

电力输配电线路中节能降耗技术运用研究

节能降耗技术主要是通过节约资源和降低能源消耗来达到降低成本的目的。所以,需要明确这一技术的要点,分析其在电力输配电线路中的应用和实施方法,并从电力输配电线路存在的问题出发,探讨节能降耗技术的具体应用,目的在于分析其在电力输配电线路中的应用,以提高能源利用效率、减少能源消耗、推动电力行业的可持续发展。

面向西北地区冬季采暖的交直流双路输入电锅炉可行性研究

我国西北地区因冬季寒冷,对取暖的需求更大,因此电锅炉的使用越加频繁,但是输电走廊用地越来越紧缺。基于这种情况,提出对西北地区交直流线路进行优化,使其可以直接输入电锅炉。为了解决输电线路的混合电场问题,对混合电场的各种参数和影响条件进行分析,建立模型进行测量电场数据。实验数据选取西北地区近几年冬季的气温,基于气温、离子迁移率、起晕场强等分析各种情况下线路的情况,计算冬季并行线路混合电场的分布情况和冬季并行路线合成电场的数据,证明了研究的可行性,以及交流线路会对直流合成电场产生一定的屏蔽作用。

输配电及用电工程技术分析

本文立足输配电及用电工程技术应用标准,对自动化技术、绝缘子防污技术、无人机自主配电技术、状态监测技术要点予以深入阐述,归纳了适用于输配电及用电工程场景中技术实践应用经验,有利于改善输配电及用电服务质量,确保输配电线路处于安全运行状态,并逐步朝着自动化、持稳性方向发展,确保我国输配电事业得以良性发展。