一种接触网停电检修接地线接地可靠性检测方法

挂接地线是接触网停电检修作业的关键环节,为电力检修提供有效保障。为进一步加强电力检修作业的安全风险管控,针对在接触网停电检修作业时现有检测装置无法检测接地线是否可靠接地的问题,提出一种利用接触线上的残余电荷和感应电压来检测接地线是否可靠接地的方法。建立单线区段和复线区段停电检修挂接地线时的等效电路模型,并将接触线的残余电荷和“V”形天窗检修的感应电压作为等效激励源,对接地线电流进行理论计算;研制基于该文方法的接地线接地状态检测装置,用以判断接地线是否良好接地;通过所搭建的电流发生平台进行实验,并通过LoRa自组网与原有系统通信,在后台远程监测接地线的状态信息。实验结果验证了所提方法的可行性。

输电线路在线监测设备供能技术研究综述

随着数字电网的发展,海量的智能监测设备将安装在输电线路上,稳定、可靠的能源供给是输电线路在线监测设备有效运行的关键。为此,对输电线路在线监测设备不同供能方式的基本结构、工作原理和优缺点进行综述,阐述不同供能方式国内外最新研究进展。分析目前不同供能方式面临的难点和突破口,提出多组供能组合方式,利用不同供能方式的优势互补性,可增强供电的稳定性和可靠性;地线电流感应与蓄电池取能组合安全可靠,易于安装,既可避免能源浪费,又可提高电力系统的效率和可靠性;微波供能与蓄电池的组合采用时分多址系统,不受电网影响,可为在线监测装置实时稳定供电。

典型架空输电线路分段绝缘地线取能研究

从分段绝缘地线取能具有工程简单、适用范围广等独特优点,是一种颇具潜力的架空输电线路在线供电方式。但该方式存在取能功率通常较小及运行安全受雷击威胁的问题,这两个问题也是决定该方式是否可行的关键。首先,该文通过对典型线路地线电磁感应的分析,提出了基于涡旋感应的取能等值计算电路,并对取能端口的戴维南等效电路参数进行了推导。同时,对有关线路参数如档距与杆塔接地电阻分布等的影响进行了分析。在此基础上可以方便地通过参数选择、阻抗匹配等获得所需功率。其次,通过EMTP-ATP程序对雷电冲击的影响及其防护进行了仿真分析。最后,以四川电网某500k V线路为例对取能功率等进行了现场实测。实测结果说明取能分析与计算是合理的,此外取能装置对线路绝缘不构成威胁。

750kV输电线路架空地线损耗的影响因素及降低方法研究

输电线路电压等级越高,地线上的电能损耗就越大,如何降低地线损耗意义重大。分析了电能在地线中产生损耗的原因,通过EMTP仿真计算了在各种情况下电能损耗,比较了采用地线分段后的效果,得出:对750 kV输电线路采用分段绝缘的绝缘方式,有效地减小地线上的感应电流,使地线的损耗降抵为地线两端直接接地时的99%以上;三相负载平衡程度越小,地线产生损耗会越大,应尽量保证系统三相负载平衡;适当调整接地电阻的大小可以优化地线电能损耗;输电线路长度增加,地线损耗和地线上的感应电压也增大,应选取合适的分段距离,使地线损耗降低到最小。

OPGW架空输电系统任一点接地短路电流分布的研究

架空输电线路发生接地短路时,短路电流在光纤复合架空地线(OPGW)上的分布对电力系统有重要影响。传统计算OPGW线上短路电流的方法大多采用工程简化计算和基于序分量法的计算,并且只考虑接地短路发生在杆塔处的情形,计算结果过于粗糙。为此提出了基于相分量模型对全线任一点接地短路电流计算的方法。分别提出接地短路发生在杆塔处和杆塔间不同的数学模型,进一步求解相导线和OPGW每一级档距上的电流。数值算例验证了在杆塔处接地短路分流模型的正确性,杆塔处接地短路的分流结果进一步验证了杆塔间接地短路分流模型的正确性,并在实际工程中进行了应用。对于复杂的OPGW架空输电系统,基于相分量模型的计算方法能够准确计算全线任一点发生接地短路时,OPGW线上短路电流的分布情况。

面向断股补修任务的输电线维护机器人设计

输电系统中,架空地线断股是一种严重的线路故障,人工开展断股补修工作强度高,风险大。介绍了一种输电线维护机器人用于完成断股补修维护任务。该机器人采用视觉检测方法完成输电线路环境状态的检测,并根据当前所处环境状态完成合理的任务规划。机器人平台可以按照规划携带专用维护工具沿线路行走,跨越防振锤障碍靠近断股故障,并通过专用维护工具实现断股的复位与紧固。最后,机器人设计的合理性,基于环境状态检测的机器人任务规划的有效性与稳定性都通过实验得以验证。

基于扩展相分量法的OPGW系统接地短路电流计算

在架空输电系统中,光纤复合架空地线(OPGW)的应用越来越多。在OPGW线分布的短路电流值对OPGW线的设计和选型、架空输电线路的安全运行都有着重要的影响。由于传统相分量模型能够反映出各导线间的相互影响关系,文章在传统的相分量的基础上,对其进行了改进,即考虑两者之间的相互作用,将相导线和OPGW线作为一个整体,同时采用一致的模型进行分析。这种扩展相分量模型能够充分考虑线路不同杆塔型号造成的互感变化、OPGW线是否逐塔接地和OPGW线是否分段绝缘运行的情形,能够准确计算发生单相接地短路时,OPGW线和相线上短路电流等沿线分布的电气量。文中算例计算结果与EMTP仿真结果的对比,验证了文章计算的正确性。文章提出的方法计算准确,为架空输电线路沿线短路电流的分布提供了量化计算的依据,并且已经在电力工程设计中得到了应用。

基于光纤复合架空地线通信的输电线路在线巡视系统

研发基于光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)通信的输电线路在线巡视系统。该系统按照电力部门输电巡维类标准化作业指导书的要求,基于各个杆塔的可视监控、红外成像等功能和光纤通信的信息集成,实现可替代人工巡视的输电线路在线巡视。该系统由杆塔终端系统、后台监控主机系统以及光纤通信系统组成。为保证每杆塔终端采集的可见光视频图像、红外图像等海量监测数据的可靠实时传输,系统结合OPGW光单元的接续引下新技术并基于以太网无源光网络实现每杆塔终端与后台主机系统的光纤通信。该系统作为线路巡视的新手段,可满足电力生产部门对输电线路及其设备日常巡视和安全预警的要求。

新疆750kV交流输电系统电磁暂态分析

结合新疆地区乌北—吐鲁番—哈密750 kV输变电工程,研究了线路各种运行情况下的潜供电流、恢复电压,验证了高抗中性点小电抗取值的合理性。对于同杆架设双回路段,计算了正常运行线路对另一回检修线路的感应电压和感应电流。研究了各种运行方式下的工频过电压以及合闸操作过电压,同时分析了合闸空载变压器的过电压和励磁涌流。最后计算了光纤复合架空地线(optical power ground wire,OPGW)采用分段绝缘单点接地方式时的感应电压。电磁暂态程序(EMTP)的仿真计算表明,潜供电流、恢复电压数值不大,高抗中性点小电抗取值合适。同杆双回路接地刀闸电气参数符合要求。线路两端装设高抗后,工频过电压符合我国关于超高压线路工频过电压的要求。线路三相合闸、单相重合闸操作过电压不高,而且对金属氧化物避雷器(MOA)热容量要求不高。合闸空载变压器过电压和励磁涌流较小。OPGW感应电压不大,数值和分段长度基本成正比,采用分段绝缘单点接地方式利于减小线路电能损耗。

刘庄煤矿变电站的改扩建及架空配电线路的防雷保护

为了防止雷电引起110kV供电线路跳闸、损坏,同时满足产能增加的需求,刘庄煤矿根据自身实际情况,对110kV变电站进行了环网改扩建设计,并对架空配电线路采取安装架空避雷线、氧化锌避雷器等防雷措施。变电站环网改扩建设计使整个供电线路在结构上形成了供电环网,即任何一路因雷击造成线路跳闸或损坏的供电线路都能通过供电环路对任一负载进行供电,从而解决了供电线路的可靠性问题。

典型架空输电线路电磁取能地线的选择

地线取能是输电线路在线监测装置较为理想的供电方式,地线取能设计首先面对的是取能地线的选择。以四川省电力公司所属的某500 k V线路为基础,借助EMTP-ATP程序对光纤复合地线(OPGW)和普通地线在取能功率、雷电冲击影响以及工程可行性(主要指安装实施)3方面的表现进行分析比较。分析表明,OPGW在取能功率和防雷性能上较优,但取能装置安装不方便(只宜在光纤续接塔处安装);普通地线则在取能功率和防雷性能上较差,但是安装比较方便,且安装位置不限(几乎可以在线路上任何一基杆塔上安装)。最后以此为基础,讨论了选择取能地线的基本原则和方法。

两起典型架空地线坠落原因分析及对策

笔者深入分析了500 kV来梧Ⅱ线、500 kV南玉Ⅱ线两起典型架空地线坠落故障原因。通过对故障基本情况、架空地线与塔身间距、塔材损伤、感应电及放电的研究分析,结果表明,存在转角的直线塔的架空地线与地线支架塔材间的空气间隙比较小,在风力作用下架空地线与塔材反复摩擦、放电,容易造成架空地线断股,最终导致架空地线坠落。根据坠落故障原因提出了将架空地线绝缘子金具串由双联单线夹改成双联双线夹、增加防振锤等防范措施。

同塔双回线路架空地线电能损耗影响因素分析

为降低架空地线电能损耗,用电磁暂态程序(the alternative transient program-electormagnetic transient pro-gram,ATP/EMTP)建立了输电线路架空地线感应电流计算模型,仿真分析了同塔双回输电线路的导线相序、线路电流、线路电流不平衡度、线路长度、档距、导地线的平均高度、导线相间距离和地线间距等因素对架空地线感应电流以及电能损耗的影响,得到:同塔双回输电线路同相序排列时,地线感应电流主要以地线-大地为环流回路,电能损耗最大;逆相序时,地线感应电流主要以地线-地线为环流回路,电能损耗最小等方面的结论。

逐塔接地条件下OPGW地线取能方法研究

地线取能是架空输电线路在线监测装置较为理想的供电方式,为此,文中针对典型架空输电线路逐塔接地的光纤复合架空地线(OPGW)的取能原理和方法进行了研究。基于架空输电线路地线的电磁感应原理,笔者分析了逐塔接地条件下OPGW取能的可行性,提出了取能原理示意图和取能负载接线示意图,并以某单回线路为例,应用EMTP-ATP程序计算了取能负载的电压、电流以及功率,同时对负载阻抗取值、导线换位、杆塔接地电阻以及档距对这些参数的影响进行了分析。计算表明,在合适的相电流条件下,合理选择取能负载取值可以获得较大的取能功率。最后,设计了一个取能装置并在线路上进行了实测,验证了上述分析结论。

光纤复合架空地线(OPGW)电力行业标准与其他标准的比较

光纤复合架空地线(OPGW)国际标准有IEC-60794-4-1和IEEE Std 1138;国内机械行业制定了JB/T 8999-1999行业标准;国家标准的报批稿已经完成,正在上报等待批准;目前该产品的电力行业标准DL/T 832-2003已由国家经济贸易委员会批准颁布,并于2003年6月1日正式实施。由于上述几个标准制定的时间和偏重的方向不同,因此各个标准在技术要求、检验规则和具体指标方面都有所不同。文中主要阐述了光纤复合架空地线电力行业标准的制定情况以及该标准与其他几个标准的主要不同点。

OPGW光缆绝缘地线抽能取电技术的研究

OPGW光缆和架空地线按照绝缘地线设计和改造,对于节能和减少接地环流线路损耗以及线路融冰都是必要的。文章结合高压架空线路运行状态在线监测技术,从绝缘OPGW光缆和架空地线的感应电中抽能,给塔上在线监测设备供电,取代目前塔上不可靠的太阳能供电方式,创新设计一种架空线路节能降耗的自供电技术。

750 kV交流输电线路架空地线感应取电研究

通过对750 kV交流输电线路架空地线上的感应电进行研究,提出了一种架空地线感应取电电源方式,用于给在线监测装置提供用电,满足现有的输电线路在线监测装置电源无法满足稳定供电的要求。对架空地线可采用PT型取电和CT型取电两种方式进行分析,分析研究了两种取电方式的取电原理和电路图,并对两种取电方式的各个模块进行了具体分析,最后进行了现场实验,并将理论数据和实际数据进行对比分析,结果表明,所提方案在实际运用中具有稳定性、可靠性和有效性。

输电线路架空地线电能损耗特性测量及仿真

采用现场实测和仿真计算的方法对架空地线感应电流和电能损耗特性进行研究,实际测量广东电网多条典型110~500 kV线路架空地线损耗参数,包括地线感应电压和感应电流、沿线杆塔入地电流等,同时搭建ATP-EMTP仿真模型,对线路地线损耗进行计算。研究结果表明,仿真结果与实测结果基本吻合,该仿真模型用于研究架空地线损耗特性是可行的;架空地线逐塔接地时电能损耗较大;架空地线电能损耗大小与2条地线的接地方式、线路运行及结构参数有关。建议开展架空地线节能接地设计和应用,以大幅降低输电线路损耗。

220kV架空线路防雷防冰灾地线系统直流融冰电源设计

架空地线因其不存在负载电流(除了很小的感应电流外),在冬季冰冻雨雪天气下较输电导线更易产生覆冰现象。而为了达到防雷效果,架空地线必须经铁塔可靠接地,这与在通电融冰工况下需使其对地绝缘相矛盾。文中针对所提出的一种220 kV防雷防冰灾架空地线系统,在简介其拓扑结构与工作原理基础上,根据该架空地线电缆参数及假设的融冰场景,通过计算直流融冰电流、电压,确定直流融冰电源的额定输出容量,并对该直流融冰电源的全桥模块化多电平换流器等核心部件的结构参数、元器件选型等进行了分析计算。最后在PSCAD平台上搭建了基于模块化多电平直流融冰电源的220 kV防雷防冰灾架空地线融冰仿真系统模型,对该直流融冰电源的控制性能进行了验证。

基于有限元分析的架空地线与预绞丝接触端面暂态温升计算

架空地线断线事故的发生,严重影响电网的安全稳定运行,分析其断线机理对指导地线悬垂串的断线防范措施具有重要的意义。为此,对架空地线悬垂串的发热瓶颈点——地线与预绞丝接触端面为研究对象,建立地线与预绞丝接触端面的三维电热仿真模型,分别计算工频短路电流和雷电流作用下的接触端面暂态温度分布,并结合仿真结果分析地线断线原因。研究结果表明:对于接触端面,温度最高点位于地线与预绞丝的接触部位;雷电流和工频短路电流的热效应均能造成接触端面高温甚至断线,但是在实际中高幅值的雷电流出现概率小,运行中地线断线事故主要是由工频短路电流作用引起的。