Digital simulation studies on long transmission line protection based on balance of energy

The protection based balance of energy is a new technique specially proposed for long transmission lines. This technique depends upon the calculation of net energy into the transmission line by two independent methods and comparing them to indicate healthy and faulty conditions. In order to study the performance and feasibility of the protection based on balance of energy, the new protection has been extensively tested by using EMTP on a long transmission line with various configurations and operating conditions (including single pole line, double circuit lines and two phase operation). The results calculated by EMTP show that under any condition of a power system, the proposed technique has excellent performance,the viability even for high resistance ground faults and a short operation time.

NEW METHOD OF CALCULATING SHORT CIRCUIT LONG DISTANCE EHV AC TRANSMISSION LINES

In this paper a practical but sufficiently accurate method of calculating transient components in short circuit currents and voltages is proposed. It enables to find the roots of the characteristic equation of high order without forming and solving it. This method is convenient to use especially in case of complicated expansionary power systems.

Modeling and Simulation of Hydraulic Long Transmission Line by Bond Graph

This paper addresses the issue of modeling of the hydraulic long transmission line. In its base, such model is nonlinear with distributed parameters. Since general solution in closed-form for such model in time-domain is not available, certain simplifications have to be introduced. The pipeline in the paper has been divided to a cascaded network of n segments so that a model with lumped parameters could be reached. For segment modeling, a standard library of bond graphs element has been used. On the basis of models with lumped parameters, the effect of the number of segments, pipeline length and effective bulk modulus on the dynamics of long transmission line have been analyzed.

Effects of Cable Characters on the Load Using the Transmission Theory

Based on the transmission theory, the mechanism of the generation of the motor terminal over voltage caused by the long line transmission of PWM pulses in the PWM variable frequency driving system is studied. This paper focuses on the effects of the variant length and characteristic impedance of cables on the over voltage by large numbers of experiment results. In terms of the impedance matching method, a network fixed at motor terminal is designed to reduce the over voltage. The utility of this network is testified by the experiments.

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。

基于注意力机制和LSTM-LightGBM的特高压直流输电线路可听噪声无效数据清洗方法

特高压直流输电线路可听噪声试验过程中,外界环境的突发性干扰会使实验数据中掺杂较多的无效数据,严重影响后续的数据分析。提出了一种基于注意力机制(attention mechanism,AM)和长短时记忆网络-轻量级梯度提升机(long short-term memory network-light gradient boosting machine,LSTM-LightGBM)的输电线路可听噪声无效数据清洗方法。首先,针对可听噪声数据的非线性、高维时序冗余特征等特点,以LSTM神经网络为基础进行特征提取;同时,引入特征维度注意力机制,自适应地分配权重来刻画关键特征信息的表达能力;进而,利用LightGBM对提取到的特征进行分类,检测出无效数据;然后,以某特高压直流输电线路实测可听噪声数据试验分析,结果表明该方法的检测精准率为95.55%,召回率为97.73%,F1分数为0.9663,均优于对比实验模型;最后,将无效数据删除并使用均值插补法填补,无效数据清洗后数据的50%值和95%值基本不变,仅降低无效数据的最大值和5%值。该算法对提高输电线路可听噪声数据的可靠性具有一定参考意义。

基于雷达回波与LSTM的输电线路强对流灾害风险预警方法

强对流天气下输电线路易发生雷击、风偏、雨闪等故障,威胁电网安全运行。为了克服现有短临预报尚不能完全满足输电线路风险预警对精细化气象预报的需求问题,文中利用气象雷达拼图、风速和降雨量同化数据以及电网雷电定位数据,构建了基于深度学习的强对流风雨雷短临预报模型,用于开展输电线路风险预警。首先,将气象雷达拼图及其时序外推数据作为输入,将同化后的风速、降雨和落雷密度、雷电流强度作为输出,构建基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络的强对流气象要素预报模型。然后,结合模型输出的风雨雷预报结果,评估输电走廊网格内风偏、雷击和断线倒塔故障风险大小,综合计算输电线路的故障概率,进行风险预警。最后,展示了所提模型对2023年9月某省的强对流天气过程进行成功预警的案例,表明了所提方法能够提高强对流天气下输电线路风险预警能力。

长距离复杂地形架空输电线路无人机载雷达巡检技术研究

架空输电线路是电力系统中重要的输电通道。长距离复杂地形的架空输电线路具有较大的安全风险,受到地理条件、气候等因素的限制,无法全面、准确地检测输电线路的潜在问题。为此,提出长距离复杂地形架空输电线路无人机载雷达巡检技术。结合无人机载激光雷达系统原理和不同作业场景需求,采集并预处理点云数据,进行数据融合和分类,完成数据融合解算,生成电力专业报告,实现输电线路巡检。实际应用案例展示了本文技术能够有效提高项目作业效率,且数据成果质量好、精度高,满足项目需求,充分体现了无人机载激光雷达技术在架空输电线路巡检应用中的优越性。

基于LSTM和ArcGIS的区域输电网污秽状态智能评估方法

为了提高电力系统的污闪预防水平,以北京市区域内架空输电线路绝缘子表面污秽状态的评估方法为研究对象,提出一种基于气象条件和盐密数据分布的区域污秽状态智能评估方法。首先,分析影响绝缘子表面积污的主要外部因素,并利用灰色关联分析法选取出6种关联度最大的影响因素。其次,建立一种基于长短期记忆神经网络的绝缘子污秽度预测模型,该模型的预测结果与实测数据吻合度较高,可以很好地反映电网绝缘子的污秽状态。最后,将气象条件与地理信息相结合,使用ArcGIS绘制北京地区的污区分布预测图,实现污秽度评估的动态表达,并在校园内搭建微型自然积污平台以验证文中方法。结果表明,所提方法可以实现区域输电网污秽度数据的周期动态监测,提前预判重度污区出现位置,有助于提升电网防污闪工作的预见性、精准性及智能化水平。

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段(耐—直—直—耐)线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法(incrementaldynamicanalysis,IDA)模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明:大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。

提高前置模块驱动能力与电路稳定性的设计方法

为降低声呐拖曳线列阵中长线传输导线寄生电容和外部干扰对前置模块输出信号质量的影响,设计并分析前置模块驱动级电路。针对几种常见的电路稳定性提升方法,经过理论分析和电路仿真验证,得到有效的设计结果。通过给出详细的驱动级电路外围参数设计方法,增强前置模块驱动容性负载的能力,在实际工程中具有一定的应用价值。

基于多源异构气象数据融合的线路状态识别算法

针对传统输电线路状态判断方法存在费时费力且准确率偏低的问题,文中在多源异构气象数据融合分析的基础上提出了一种输电线路状态判别算法。该算法由气象数据分析模块和输电线路故障判断模块组成,对于LSTM网络中存在超参数选择困难的问题,利用WOA算法进行自动优化,以实现对气象数据的特征提取。而输电线路故障判断模块使用航拍线路图像作为训练集,通过引入GAN网络完成训练,并采用AE网络进行改进,从而提升原网络的性能。在实验测试中,所提算法在数据处理层面的MAE仅为0.1159,其余多个测试指标也均优于对比算法,同时还可根据训练得到的多源数据特征来对当前线路状态进行准确预测,表明了该算法具有良好的综合性能与工程实践能力。

新型输电线夹在线测温系统

输电线路是电力系统的重要组成部分,而输电导线接头温度过高会影响电网的安全稳定运行,因此对输电导线接头温升进行在线监测,并在接头达到临界温度时及时采取应对措施具有十分重要的意义。为此,提出一种新型输电线夹在线测温系统,以有效、便捷地对输电导线故障进行监控。该系统除具备测温、无线通信及远程预警等功能外,还具有集成度高、体积小、可带电安装等特点,对提高作业效率,降低电网运行风险具有重大意义。

主变压器长距离保护方案的研究

文章在主变压器、各侧一次设备与二次设备的布置存在长距离的特殊场景下,对主变压器保护进行了探讨。从电流互感器的选择及计算入手,结合线路光纤电流差动保护的二次接线特点等方面,对主变压器长距离保护进行了全面分析。主变压器长距离保护方案的快速保护、后备保护以及保护范围,均可替代典型方案,而且对电流互感器的选择不会提出少见的参数需求。对市面上成熟的保护设备进行灵活组合,调整电流互感器二次绕组和保护装置的二次接线,可有效解决长距离特殊场景下的主变压器保护配置问题。

基于EMD分解算法的长距离特高压输电线路接地故障定位

由于传统方法在长距离特高压输电线路接地故障定位中应用效果不佳,不仅定位结果相对误差较大,而且定位时间较长,无法达到预期的定位效果,因此提出基于EMD分解算法的长距离特高压输电线路接地故障定位。利用电压传感器采集输电线路电压信号,通过EMD分解算法对信号进行分解处理,提取信号时域特征,根据时域特征确定接地故障位置,以此实现基于EMD分解算法的长距离特高压输电线路接地故障定位。经实验证明,设计方法定位结果相对误差在2 m以内,定位用时在1 s以内,在长距离特高压输电线路接地故障定位方面具有良好的应用效果。

基于EMD-DBO-BiLSTM的风电外送线路载流量预测方法

风电外送架空线路的载流量与其周围气象要素密切相关,实现该载流量的准确预测对提升风电场输送容量具有重要意义。然而,现有载流量预测方法存在两大问题:未充分提取外送线路气象要素的数据特征,单一预测模型的鲁棒性欠佳。鉴于此,引入经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)算法将气象要素时间序列分解为若干频率不同的分量,以探究数据间的潜在关联模式;而后采用双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络对各分量进行单独预测,并引入蜣螂优化(dung beetle optimizer,DBO)算法对BiLSTM的超参数进行调优,以此提升线路载流量预测结果的稳定性。在以上研究基础上,提出一种基于EMD-DBO-BiLSTM的风电外送线路载流量预测方法。算例分析发现,相比于四种传统方法,所提方法的平均绝对误差分别降低了22.74%、9.30%、7.08%和7.76%,分析结果验证了该方法的有效性。

高频长缆水声换能器的匹配技术研究

高频换能器接长电缆后谐振频率会发生偏移,导致与工作频率相差甚远,工作点的导纳值与不接长电缆时偏差较大。这使得换能器与发射机和接收机之间的阻抗严重失配。文章对高频长缆水声换能器匹配技术进行研究,通过建立换能器等效电路模型,利用传输线理论,进行四端口匹配网络的设计和仿真,并制作一块匹配电路板。实验结果表明,系统匹配性测试与仿真计算相吻合,提高了系统机电转换效率,证明了该匹配方法的可行性和工程实用性。

元坝气田高压输电线路远程自动化系统的研究与应用

元坝气田是中国石化在四川盆地部署的第二座超深层海相大气田,位于四川东北山区,元坝气田高压输电线路是元坝气田电力的唯一来源,共计约127 km,输电线路具有分布广、自然环境恶劣、故障排查难等特点。结合元坝气田高压输电线路实际情况,为解决高压输电线路故障排查难题、缩短故障排查并处理时间、减少人工成本,从软件、硬件以及配体系统等多方面入手,研制出一套符合气田输电线路运行现状的高压输电线路远程自动化系统,该系统自动处理故障的平均耗时0.1 h,系统显示故障点人工处理平均耗时2.4h,远远优于之前的人工排查故障点并处理的平均耗时4h,具有重要研究和应用价值。

适用于多能源长输电线系统实时仿真的建模方法

随着多能源不断接入电网,对多能源长输电系统的仿真研究得到了越来越多的关注。为了进一步提高多能源长输电线系统的仿真效率和实现系统的大规模仿真,提出一种基于长输电线路模型法的仿真接口算法。同时,针对电磁暂态迭代计算中出现的延时问题,提出一种对分割接口进行延时补偿的方法,使得系统在仿真时具有更高的仿真精度。其中,在模型接口算法中采用受控源作为分割接口的控制对象,以实际多能源多电压等级长输电线系统为算例,分别在Matlab/Simulink、实时仿真机(UREP_300)和RT-LAB仿真平台中进行验证。结果表明:设计的长输电线模型(transmission line model,TLM)接口算法与分布式接线用于长输电系统传输时的暂态和稳态结果基本一致,该接口算法适用于离线仿真与实时仿真平台,在提高仿真效率方面具有一定的优势。

轨道电路系统长钢轨电容补偿电磁脉冲耦合效应

结合时域有限差分(FDTD)方法、传输线方程和长钢轨激励场快速计算方法,研究了一种高效的时域混合算法,实现长钢轨电容补偿电磁脉冲耦合效应的时域快速计算。首先,为避免对钢轨不规则结构的直接建模,根据趋肤效应,将钢轨等效为管状导体模型并提取对应的单位长度分布参数。然后,根据长钢轨激励场快速计算方法,快速计算长钢轨沿线电场分布,并结合传输线方程构建钢轨等效圆柱模型与补偿电容一体化的电磁耦合模型。最后,使用FDTD方法求解传输线方程,获取钢轨沿线各点的电磁脉冲耦合响应。研究结果表明,钢轨耦合电流波形不断展宽,但是峰值随长度增加到一定值后达到饱和状态,此结论可为轨道电路系统电磁防护设计提供重要的数据支撑。