Research on Lightning Protection of Overhead Power Distribution Lines

There are two major protective methods against lightning outages on overhead distribution lines.One is a surge arrester,and the other is an overhead ground wire.The surge arresters have rather constant effect regardless of the cause of the lightning outage.On the other hand,the effect of an overhead ground wire is quite different in two major causes,the direct lightning hit and the induced overvoltage.It is sufficient to provide surge arresters with an interval of 300 m for protection against the induced overvoltage caused by the nearby lightning stroke.Use of an overhead ground wire together with surge arresters is effective for lightning protection against the direct lightning hit to a distribution line.Puncture of surge arresters is the popular outage when the outage caused by the insulation break decreases sufficiently.Also,the existence of nearby trees leads to the line break due to the side flash from a tree.Advanced lightning protection equipment with ZnO arrester components is popular in Japan.Modeling of a pole transformer and application of an electromagnetic analysis method,such as FDTD method,to surge phenomena is considerably advanced.

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.

Method of Fault Area ＆ Section Location for Non-solidly Earthed Distribution System

中国中压配电网以架空线为主，多为小电流系统，单相接地故障占到电网故障总数的80％以上，但中国配网自动化系统基本上没有小电流接地故障定位功能，使配网自动化系统在提高可靠性的作用上大打折扣。给出一种小电流接地故障区段定位新方法，在线路上配置广域相量测量固定测点，获取小电流电网单相接地故障特征信息。基于测点相邻矩阵区段起始测点标识向量和故障路径标识向量概念，提出确定故障区间边界节点算法。物理模拟实验和挂网测试表明：该故障分区分段定位方法能够在线求解小电流接地故障段边界节点，缩小线路维护巡视范围。确定故障区间边界节点算法还可用于确定故障区相关负荷开关，为线路维护和馈线自动化提供依据。

基于卫星对时的架空线路故障离线定位方法

针对现有架空配电线路故障离线定位方法定位可靠性与精度不足的问题,建立适用于阻抗特征分析的线路等效模型,通过分析故障线路不同检测点处的零序阻抗角差异,提出一种基于卫星对时的故障离线式定位方法。该方法向停电隔离后的故障线路首端注入频率、相位恒定的交流电压信号,并手持信号接收装置进行人工巡线,利用卫星对时完成信号接收与注入装置间的同步采样,在不采集电压的情况下,即可实现检测点零序阻抗角的计算,进一步通过比较不同检测点处零序阻抗角差异,确定故障分支及故障点精确位置。分析并明确了注入信号频率、故障点过渡电阻与时钟同步误差对故障定位精度产生的影响。数字仿真结果表明该方法可有效实现故障的精确定位。

考虑气象参数预测误差条件分布的架空输电线路载流量概率预测方法

准确考虑气象参数预测误差是实现架空输电线路动态载流量精准预测的基本前提。通过统计与计算分析,首次发现在不同气象参数预测值与气象环境下,气象参数预测误差具有不同分布特征。然而,现有架空输电线路载流量概率预测方法并未考虑以上2种因素的影响,难以实现线路载流量的准确预测。为此,首先将气象参数预测误差分析问题构建为气象参数预测值与气象环境2种影响因素下的气象参数预测误差条件分布求解问题;其次引入Sklar定理及其Copula函数和非参数核密度估计法,构建了一种气象参数预测误差条件分布的求解方法;然后结合蒙特卡洛采样法,提出了一种考虑气象参数预测误差条件分布的架空输电线路载流量概率预测新方法。最后通过计算分析发现:相比于2种传统方法,所提方法在考虑气象参数预测值与气象环境2种因素对气象参数预测误差概率分布的影响后,预测区间覆盖率分别提高了5.51、1.99个百分点,预测区间标准化平均宽度分别降低了7.86、3.62个百分点,验证了该方法的准确性与实用性。

基于机器学习的架空输电线路分布式光纤风速监测方法

相位敏感型光时域反射技术(φ-OTDR)与光纤架空复合地线(OPGW)中的既有通信光缆相结合,能够获取架空输电线路沿途风致舞动引发的光纤振动。但是振动信号与实际风速之间的映射规律难以获取,传统上多依赖人工判断。为了解决这个问题,将随机森林算法引入分布式光纤风速监测的数据分析中,在一条全长约44.16 km的220 kV线路上进行了为期3个月的现场实测。实验结果表明,所提出方案能够分布式实时预测风速并评估其对架空输电线路的影响,辅助评估风荷载可能带来的潜在风险,指导后续的运维和改造,确保架空输电线路的安全可靠运行。

Galloping Vibration Monitoring of Overhead Transmission Lines by Chirped FBG Array

A distributed online fiber sensing system based on the phase-sensitive optical time domain reflectometer(Φ-OTDR)enhanced by the drawing tower fiber Bragg grating(FBG)array is presented and investigated experimentally for monitoring the galloping of overhead transmission lines.The chirped FBG array enhanced Φ-OTDR sensing system can be used to measure the galloping behavior of the overhead transmission lines(optical phase conductor or optical power ground wire),which are helpful for monitoring the frequency response characteristics of the ice-induced galloping,evaluating the motion tendencies of these cables,and avoiding the risk of flashover during galloping.The feasibility of the proposed online monitoring system is demonstrated through a series of experiments at the Special Optical Fiber Cable Laboratory of State Grid Corporation of China(Beijing,China).Results show that the proposed system is effective and reliable for the monitoring of galloping shape and characteristic frequency,which can predict the trend of destructive vibration behavior and avoid the occurrence of cable breaking and tower toppling accidents,and these features are essential for the safety operation in smart grids.

基于GNSS-PPK定位的架空配电线路无人机自主巡检方法

文章针对GNSS-PPK定位的架空配电线路无人机自主巡检方法进行研究。首先,利用抗干扰性强的GNSS-PPK定位技术,接收卫星信号并计算接收机的位置和速度来获取高精度的架空配电线路数据。其次,根据架空配电线路的实际情况,将数据用于确定无人机自主巡检的路径。在飞行过程中,通过控制算法来调整无人机的飞行高度。同时,根据实际情况动态调整容忍距离,以适应不同的环境条件和需求。实验证明,利用GNSS-PPK定位的架空配电线路无人机自主巡检的精度在厘米级,可以有效提高无人机自主巡检精度。

10 kV架空线路不停电作业技术探讨

不停电作业技术的应用显著提升了电力系统的稳定性和可靠性,同时,该技术也优化了作业流程,提高了工作效率,降低了运维成本。文章探讨10 kV架空线路不停电作业技术的原理、方式、优缺点以及在实际操作中的注意事项,为电力工作者提供参考,促进不停电作业技术在电力领域的应用和发展。

10 kV配电网架空线路设计要点分析

本文对10 kV配电网架空线路的设计要点进行了深入分析和研究。从设计前的准备工作、可研初设一体化设计、施工图设计3个方面详细阐述了10 kV配电网架空线路设计的内容;架空线路的设计需要考虑气象条件、杆塔选型、导线选用、柱上设备选择以及防雷与接地设计等因素,设计过程中需要充分考虑线路的稳定性、安全性等,以提高整体电力供应的可靠性、稳定性和经济性。

基于多传感器的无人机配电网架空线路自主巡检和姿态控制

针对配电网架空线路无人机巡检过程中人工干预较多且效率低下的问题,文中提出了一种基于多传感器融合的无人机自主巡检与姿态控制方法。所提方法采用MinkUNet深度学习模型对线路通道点云数据进行精确分类,结合杆塔与导线建模方法以及三维航线规划方法,实现了无人机巡检路径的自动规划。在飞行执行阶段,融合毫米波雷达和深度相机数据,结合基于贝叶斯理论的占位栅格地图更新策略,有效识别环境中新出现的障碍物,并通过改进的人工势场法实现自主避障。为了在定位信号受到干扰时确保拍照质量,提出了基于轻量化YOLOv8网络的目标识别模型与云台控制策略,实现对巡检目标的精确自动对准拍照。通过在真实环境和仿真环境中的实验验证,文中提出的方法更适合复杂的配电网巡检场景。

上海地区配电网架空线路工程造价偏差与影响因素分析

在快速发展的城市化和工业化背景下,配电网工程建设需求不断增长,配电网工程的造价管控是目前重点关注的问题之一。配电网工程造价受到市场价格波动及建设规模变化等多重因素的影响,找到其中主要影响因素进行重点管控,可以有效提升造价预测准确率。聚焦配电网架空线路工程造价,基于上海地区样本数据进行实证研究,通过数据分析工具为上海地区配电网架空线路工程造价提供帮助。首先,基于工程结余率进行造价偏差分析;其次,通过主成分分析法从配电网架空线路工程造价的众多影响因素中筛选出关键影响因素,有助于电力工程相关单位更好地进行造价管控,减少偏差。

配电开关吊装架的研究与应用

本项目是专门针对10 kV及0.4 kV配电架空线路带电安装配电开关及进行相关配电线路施工任务时,现行作业方式缺乏专用安装工具、影响客户用电感知、存在安全隐患等问题。该新型装置借助物理机械和电气原理,通过旋转立柱、三角形吊臂、红外传感器、滑轮组等机械和电气结构,调整原有吊装安装方位模式,使得安装过程省时省力、安全可靠,最大限度地保证了吊装架与杆塔的稳固性,既保证了客户用电满意度,又确保了带电环境下施工安装配电开关的安全。

电力建设中空架输配电线路典型设计及标准化工艺施工

围绕架空输配电线路设计流程,构思大致框架,将线路施工的流程分为前期准备、基坑挖掘、杆塔设计与组建、线路升空等步骤。利用非侵入式监测模型来监控出现线路传输过程不稳定的现象。

35kV架空配电线路复合绝缘子防雷保护方法研究

文章针对35kV架空配电线路复合绝缘子防雷保护方法进行研究。设置35kV架空配电线路复合绝缘子并联间隙,计算各间隙在操作冲击下的防雷性能指标。根据具体的线路条件和土壤条件选择合适的方法降低杆塔接地电阻。在关键的复合绝缘子处安装避雷器,确保其对雷电过电压有足够的响应速度和吸收能力。实验结果表明,所设计的35kV架空配电线路复合绝缘子防雷保护方法,雷击跳闸次数最高为3,说明其防雷性能好,具有实用性。

基于大数据的配电网架空线路工程造价预测研究

随着电力行业的不断发展,精确的工程造价预测变得尤为重要,但传统工程造价预测方法已无法满足日益复杂的电力工程需求。借助大数据技术的工具和方法,能够更准确、更高效地进行工程造价预测,从而提高资源利用效率、降低成本,以确保工程的可持续发展。

低压旁路电缆用新型引流线夹仿真分析及温度分布研究

目前,采用旁路作业法从0.4 kV低压架空线路临时取电时,旁路电缆引流线夹与架空线路接触面积小,导致搭接点处存在较易发热、通流性能较差等问题,对低压旁路系统的稳定可靠运行造成了不利影响。提出了一种新型结构的“合页”式引流线夹,首先通过理论分析旁路电缆引流线夹工作原理及影响接触温升的主要因素,指出新型引流线夹结构相比于传统“鹰嘴”型引流线夹,在提高导线与线夹接触面积、减小两者之间的接触电阻和提升取流可靠性方面的优势;然后利用仿真软件搭建新型引流线夹及“鹰嘴”型引流线夹三维仿真模型,在不同导线线径情况下,对两种引流线夹温度分布情况及温升曲线进行对比仿真分析。仿真结果表明,在不同条件下,新型引流线夹的温升都明显低于“鹰嘴”型引流线夹,且温度分布更加均匀,可以有效提升取流的可靠性。最后结合新型引流线夹温升实验及仿真数据结果对比,证明了仿真模型的有效性。

35 kV架空输电线路雷击故障分析及防雷保护研究

为提高禹城市35 kV架空输电线路耐雷水平,并研究雷击后避雷器温升及电势变化,选取典型线路和避雷器模型进行研究。首先采用电磁暂态计算程序EMTP-ATP建立相应的35 kV输电线路模型计算雷击输电线路塔顶或避雷线时线路的反击耐雷水平,分析差异化防雷策略对线路耐雷水平的影响。分析了架设避雷线、杆塔冲击接地电阻和避雷器选型等因素对于线路耐雷水平的影响。然后采用有限元仿真软件计算了雷击后避雷器的温升及电势变化。仿真结果表明,采用全线架设避雷线、降低杆塔接地电阻和合理安装线路避雷器都可提升35 kV输电线路的耐雷水平,杆塔接地电阻越大,采用架设避雷线和降低接地电阻提高耐雷水平效果越显著;雷击后,避雷器温度出现明显的稳定上升趋势,电势和电场呈现先快速上升后下降的趋势;采用合理安装避雷器方案对耐雷水平提升效果更显著,更具经济性。

配网架空线小动物攀爬及异物搭接跳闸故障的防治研究

上海中心城区10kV配网架空线路通道内,经常存在景观树木繁盛和小松鼠等小动物活动频繁情况。极易发生小动物攀爬配网设备、啃咬配网设备绝缘罩和树枝、鸟窝等异物搭接,造成配网故障跳闸,严重影响了供电公司的供电可靠性和服务水平。文章针对该类问题进行现状调研和原因分析,结合实际工作制订了防治措施,即通过配网架空线设备全绝缘化改造和加强配网精细化运行进行维护管理。经过实际运行,两个措施综合治理可以有效降低小动物侵入及异物搭接引发的跳闸次数,具有参考和推广价值。

高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响

为分析高压架空输电线路对附近10 kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响,首先选取珠江三角洲地区110、220、500 kV架空输电线路各1条作为试验样本,统计分析了高压架空输电线路架设前、后线路走廊范围内的地闪密度及雷电流幅值变化情况。然后采用规程法、电气几何模型、先导发展模型这3种方法,分析了架空配电线路直击雷受雷宽度与输、配电线路之间距离的关系。研究结果表明:高压架空输电线路引起附近10 kV架空配电线路跳闸率增大,原因是输电走廊内地闪密度和高幅值雷电流概率增大;且输、配电线路之间的距离越小,架空配电线路遭受直击雷的风险就越小。