基于时空图卷积网络的输电线路覆冰预测

针对已有的输电线路覆冰预测模型鲜有考虑覆冰过程中的空间特征信息,从而导致预测精度欠佳的问题,本文从时空序列预测的角度建立输电线路覆冰方面的预测体系,采用图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)构建输电线路覆冰预测模型,基于图神经网络设计对输电线路覆冰拉力的图数据进行深度特征学习与图特征向量表示,以更好地提取电网塔杆覆冰拉力值的时空分布特征,从而准确预测未来的拉力值。基于南方电网的真实实验数据,设计一套可靠的数据预处理流程,将电网覆冰拉力数据转化为可以深度学习的时空序列大数据进行训练和验证。实验结果表明,本文提出的模型较已有的主流覆冰预测模型具有更加优异和稳定的预测结果,能够为输电线路及时除冰工作提供决策参考。

基于多源信息融合的架空输电线路覆冰预测模型研究

输电线路严重覆冰可能会导致输电线路的机械和电气性能急剧下降,威胁电力系统安全稳定运行。线路覆冰预测技术是电网防冰、抗冰领域难点之一。本文以电网输电线路自然覆冰监测大数据为基础,进行数据异常处理、缺失值填补等预处理,提出一种基于覆冰拉力浮动区间的区间准确率评测方法;研究基于新型深度学习的数据驱动输电线路覆冰预测技术,构建了融合历史监测拉力、微气象数据及未来天气预报的拉力时序、一阶差分拉力时序覆冰预测模型,实现覆冰监测终端未来24小时的逐小时拉力准确预测,预知输电线路是否覆冰以及覆冰严重程度,有助于防冰、融冰决策,保证电力系统稳定安全运行。

电力设备防除冰碳纤维复合元件的研究

基于碳纤维丝束优良的电热性能,提出一种以T3001K碳纤维丝束为基质材料的电力设备防冰/除冰方法,对采用加热原理来实现防除冰效果的复合材料的制备提供了指导。提出的碳纤维复合元件由3层结构组成:绝缘隔热层、发热层和绝缘导热层;根据发热层结构设计,得到碳纤维复合元件等效电路模型,得到等效电阻;改变碳纤维丝束的排列布置方式,测试复合元件的电阻、温度、温升时间等电热性能。研究结果表明:碳纤维发热元件电阻性能稳定,材料整体发热较均匀;碳纤维复合元件不大于0.0174W/cm功率密度下几乎没有升温;功率密度为0.1130W/cm且总功率不超过4W时,加热2分12秒能达到50℃.1K相比其他型号的碳纤维在相同加热情况下功率更小。考虑面积功率密度时,试验发现,不同布置方式各有优劣,长边电极适用于电压小、电流大的场合;为减小功耗,采用1K型号、交叉网格布置比短边电极丝束簇、长边电极丝束簇和矩形网格面积功率密度小,效果更好。

基于GIS的易覆冰微地形分类提取算法与三维应用

局部地区的微小地形特征导致区域气象因子特别增强,造成冬季输电线路覆冰量级发生突变,可能危及输电线路安全运行。该文基于GIS空间分析方法在贵州毕节市开展了区域易覆冰微地形分类提取算法及其三维应用研究,其结论如下:采用GIS技术结合数字高程模型能够有效识别区域的山脊、山谷、垭口、迎风坡、水域区等5种微地形,掌握区域微地形分布规律;基于微地形分类结果与电网冰区分布图融合,实现区域不同等级易覆冰微地形区提取,快速识别杆塔微地形类型;通过输电线路三维GIS系统集成易覆冰微地形分布图成果,快速识别已建和在建输电线路区域的微地形特征,可为线路的抗冰设计、防冰部署、覆冰巡检提供路线规划和技术指导。

典型微地形区输电线路覆冰厚度影响因子分析

导线覆冰是架空电力线路的主要自然荷载之一,由于典型微地形的影响造成局部地区的气象要素突变,在冬季形成严重的覆冰过载现象,导致线路跳闸、受损甚至倒塔,威胁电网的安全运行。以毕节市为例,研究提取区域易覆冰微地形方法,收集历史覆冰观测样本,采用随机森林(Random Forest,RF)和梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)机器学习模型,分析不同易覆冰微地形区输电线路的覆冰影响因子。

均匀覆冰下的直线塔架空地线覆冰厚度计算模型误差分析

覆冰在线监测主要为以称重法为主的力学测量方法,而称重法广泛应用于直线塔架空导线上,针对直线塔架空地线的研究还不足。为研究覆冰在线监测中直线塔架空线路等值覆冰厚度计算模型在地线上的有效性,采取有限元仿真方法分析在大高差大档差、大高差、大档差、非大高差非大档差4种工况下均匀覆冰时架空地线悬垂串的受力和偏斜角大小,并验证直线塔架空线路等值覆冰厚度模型在地线上的适用性。仿真结果表明:在5 mm均匀覆冰时,在大高差大档差工况下等值覆冰厚度计算结果误差达到最大,绝对误差为-1.71 mm,相对误差为-35.3%,相对误差大,但本身冰厚小,绝对误差小;在30 mm均匀覆冰时,在大高差工况下等值覆冰厚度计算结果误差达到最大,绝对误差为-0.98 mm,相对误差为-3.27%。研究结果表明直线塔架空线路等值覆冰厚度模型在地线上的应用是能够反映真实覆冰状况的。

耐张塔输电线路等值覆冰厚度计算模型在不均匀覆冰下有效性分析

受山区地形影响,输电线路可能存在大高差、大档差等特殊工况。为了分析输电线路覆冰在线监测系统中,耐张塔输电线路等值覆冰厚度计算模型在一些特殊工况下的准确性,采用有限元法建立多档距输电线路仿真模型,研究大档差大高差、大档差无高差、非大档差大高差以及非大档差无高差等工况下的输电线路等值覆冰厚度计算结果的准确性。对于大档差工况,当输电线路前后档距电线覆冰不均匀程度较小时,计算结果与平均等值覆冰厚度的相对误差较小;反之,计算结果与平均等值覆冰厚度的相对误差较大(如当小档距侧输电线覆冰厚度为30 mm,大档距侧输电线覆冰厚度为10 mm,计算结果与平均等值覆冰厚度的相对误差大于40%);对于非大档差工况,计算结果与平均等值覆冰厚度的相对误差在30%以内,对于非大档差无高差输电线路,计算结果与平均等值覆冰厚度的相对误差在20%以内。结果表明,不均匀覆冰下,大档差与否对等值覆冰厚度计算结果的准确性有直接影响。

移相变压器应用于输电线路在线融冰方法与仿真研究

针对传统直流融冰过程中线路需要停运,且存在融冰时间长、谐波污染等局限,该文提出了应用移相变压器实现输电线路在线融冰的方法。首先理论推导了采用移相变压器用于在线融冰原理,得到了环流融冰过程中有功、无功消耗及电压降落的计算公式。其次,基于典型220kV主网线路融冰电流要求,设计了融冰用移相变压器,并在MATLAB建立了计及阻抗变化的移相变压器等效电路模型。最后论文以贵州电网东部地区220kV线路融冰需求为工程算例,仿真计算得到线路在空载和负载情况下线路融冰过程的电压降落、无功补偿策略。基于移相变压器的输电线路融冰研究为在线融冰提供了理论支撑和工程技术实现提供了参考。

基于大数据的导线悬垂面脱冰跳跃高速摄影测量方法研究

针对输电线路在冬季覆冰期间导线脱冰跳跃时的精确测量需求,研究了一种基于大数据的导线悬垂面摄影测量方法,讨论了基于此技术方案的高速摄影性能及主要算法及便携式脱冰跳跃摄影测量仪的制备方法。根据导线脱冰跳跃时悬垂面的摄影测量数学模型和数据采集模型,通过数据的有效帧的梳状区域连续判定法实现了数据的有效梳理,获得了有效的数据。实验结果表明,基于大数据的摄影测量方法,通过大量数据对本文提出的方法进行学习和训练,得到高速摄影测量方法在悬垂面摄影测量的精度与影像在悬垂面处的空间分辨率基本相当,能很好地捕捉导线在脱冰跳跃情况下的舞动状况,对于导线脱冰跳跃和雷击这类随机短促突发事件的高速影像采集的情况能够得到很好地应用。

一种基于有限元建模仿真的变压器抗短路能力校核方法及其运用研究

本文介绍了一种基于有限元二维仿真建模的变压器抗短路能力校核方法。运用该方法对一台发生故障的110kV SX变1号主变进行抗短路能力动稳定校核,通过有限元仿真计算其漏磁分布、短路冲击电流,然后根据漏磁与短路电流大小计算得到外线圈平均环形拉伸应力、内线圈平均环形压缩应力、幅向弯曲应力等的分布情况,并与国标推荐值对比,结果表明该主变抗辐向弯曲能力不满足GB 1094.5-2008要求,低压线圈采用扁铜线并绕,扁铜线的抗倾斜能力较弱。解体检查后发现其低压b相线圈有明显炭黑、熔断点、严重变形。低压c相线圈有明显变形、a相线圈有轻微变形。验证了其因抗短路能力不足而发生损坏。另外,用同样的方法对于该主变同厂同型的4台变压器进行校核,发现4台主变存在同样问题,未通过校核;最后给出了相应的运维建议。

均匀覆冰下在线监测耐张塔输电线路等值覆冰计算模型验证研究

覆冰严重威胁输电线路安全运行,造成输电线路倒塔、断线等严重事故。输电线路覆冰在线监测是防治冰灾的重要方法,其中称重法在国内电网获得广泛应用。为了分析输电线路覆冰在线监测中耐张塔输电线路等值覆冰厚度计算模型在一些常见典型工况下的准确性,本文采用有限元法,建立输电线路仿真模型,通过调整仿真模型中档距长度和高差大小模拟不同典型工况的特点,并且利用集中力模拟法模拟输电线路覆冰荷载,研究大档差大高差、大档差无高差、非大档差大高差以及非大档差无高差等情况下的输电线路等值覆冰厚度计算结果的准确性。结果表明,均匀覆冰时,耐张塔输电线路等值覆冰计算模型的计算结果与覆冰厚度假设值相对误差不超过6%,说明该覆冰计算模型对上述四种输电线路工况均有良好的适用性。

基于弧垂测量的分裂导线偏心覆冰监测方法

近年我国电网冰灾事故频发,输电线路覆冰监测对电网冰灾防治工作具有重要意义。弧垂作为导线覆冰后一明显变化量,可用于远程在线覆冰监测。实际工况中,由于地形、气象等因素的影响,导线覆冰往往呈现出异形覆冰的现象,这意味着实际导线会同时承受垂向载荷和偏心扭转,这对于实际线路安全极为不利。但现有的等值覆冰监测方法研究大多仅停留在均匀覆冰下单导线数值模型建立上,并未考虑偏心覆冰下分裂导线扭转对构型及弧垂的影响。因此,本文提出一种基于弧垂测量的分裂导线偏心覆冰监测方法,通过分析冰、风荷载、温度及偏心扭矩对导线构型的影响,建立导线等值覆冰厚度随最大弧垂、温度以及冰形变化的数值计算模型,能为实际的异形覆冰监测提供理论基础和实践依据。

贵州地区导线覆冰关键影响因素研究

电力系统作为最重要的国民生命系统之一,一直遭受着覆冰灾害的威胁。开展相关的输电线路覆冰机理的研究对于提高易覆冰区域电网的安全运行具有重要意义。为此提出滑动灰关联分析方法用于覆冰关键影响因素的分析。利用该方法分析了毕节局110kV威龙线现场覆冰的监测数据,确定了线路覆冰与微气象条件之间的关系,并与灰色关联分析进行了对比研究。结果表明:覆冰最关键的影响因素为温度,其次为相对湿度,影响最小的是风向。

导线覆冰预测研究综述

电力系统的安全运行时刻面临着覆冰、大风、山体滑坡等灾害的威胁。其中覆冰是灾害中危害最大的灾害之一。这使得导线覆冰预测成为重要的研究课题。文章利用该研究领域已有的成果,并开展更加深入的探索和应用,同时对尚未解决的问题进行了概括,并就这些问题提出了未来的研究方向。

基于Yolo v5与Grabcut的架空线路绝缘子可见光图像自动识别与分割方法

准确识别与分割绝缘子图像是架空线路绝缘子状态感知与缺陷诊断的重要前提。针对绝缘子的可见光图像提出了结合深度学习Yolo(You only look once)v5模型与图论分割Grabcut算法的两阶段图像识别与分割方法。首先采集图像建立数据集并训练Yolo v5,实现绝缘子的识别,然后用识别框坐标确定感兴趣区域,预判前景和背景,基于Grabcut算法实现绝缘子的自适应分割。根据该方法识别与分割架空线路绝缘子的在线监测可见光图像,结果表明,该方法无需分割标注或人工交互,可以高效准确地定位复杂背景下绝缘子的边缘并分割绝缘子,极大地提高绝缘子图像的分析效率。

变压器振动的影响因素分析及一种铁心松动故障诊断方法

变压器振动分析法仍然是当前在运变压器故障诊断研究的重要方向。为了研究变压器振动的影响因素,本文对某电网公司的多台在运变压器在不同运行工况下的振动信号进行了采集。通过大数据拟合训练、频域图谱特征分析等方法,研究了不同电流谐波畸变率、功率因数、温度和运行年限等因素对振动的影响情况,得到了电流畸变率对振动信号频谱影响的修正曲线和温度对振动幅值的修正公式。基于本文提出的修正曲线、修正公式以及对大量数据的分析,针对变压器铁心松动问题,本文提出了一种考虑变压器振动信号影响因素的铁心松动故障判断方法。该方法基于50Hz、150Hz、100Hz和200Hz频率分量的变化趋势,建立了特征量提取模型;通过比较正常和松动故障下的特征向量,可以判断变压器的状态。最后,运用模拟试验检验了该诊断模型的有效性。

基于EEMD分解与相关系数的变压器振动信号特征量提取

基于振动信号分析的变压器机械故障诊断中,从振动信号中提取反映故障前后变化的特征信息量是关键技术之一。本文提出基于EEMD分解、相关系数提取敏感IMF分量的方法对信号进行处理并重构,以提取特征频率、峭度、幅值、均值四个特征,构成多维度的变压器状态特征向量。将该方法应用于提取试验变压器正常空载、空载铁心松动状态下的特征向量,结果表明正常空载情况下特征频率为100Hz,空载铁心松动故障时为200Hz;正常情况下峭度值集中在2.0~2.6之间;铁心松动后幅值和均值都增大。最后将该方法运用于在运变压器发生磁路故障、铁心多点接地故障前后的信号特征向量提取,结果表明故障状态下各特征值均增大,但是不同故障下各特征值的增大幅度各异,据此有望通过振动信号进一步实现变压器故障类型的诊断。

基于BP神经网络的输电线路隐患预放电识别研究

针对输电线路在长期运维过程中出现的异常,主要依靠人工定期巡线来排查,存在无法高效、准确的对隐患进行预判的局限,本文提出了基于BP神经网络方法对输电线路典型隐患预放电识别。首先在南方电网防冰减灾重点实验室梅花山基地搭建起输电线路放电试验平台,得到了输电线路在树障和污秽绝缘子两种典型隐患的预放电脉冲电流波形数据。继而绘制得到放电信号中放电量,放电次数,相位参数的三个二维统计图,在此基础上提取并构建得到放电特征参量数据库,再将特征量带入反向传播神经网络分类器中对线路隐患模型进行训练。最后对模型测试的结果表明,采用BP神经网络算法能够有效识别输电线路中典型的隐患,且识别准确率达到92%以上,进而为输电线路隐患识别提供了参考。

基于摄影测量的输电导线架空距离测量

对于输电导线交叉、跨越物架空距离测量需求,研究了基于激光测距仪的摄影测量的方案。在对相机进行了摄影测量高精度标定后,结合激光测距仪能够实现单张照片上两点空间距离的测量。基于研究成果开发了具有输电导线架空距离测量功能的便携式摄影测量仪。

复合绝缘子“灯笼串”发热故障机理及检测方法研究

红外测温结果表明,部分交流复合绝缘子在投运1年内表现出严重发热特征,与近年来报道的传统发热故障存在较大差异,其发热区域不局限于高压端部,绝缘子中部也存在3-5个不连续发热区域。依据发热区域的分布特征,本文将其命名为“灯笼串”发热故障。在研究过程中,本文采用故障绝缘子进行了耐压试验、吸水试验、显微CT测试和扫描电镜分析,获得了发热绝缘子芯棒内孔隙的三维结构,并针对贯穿孔对电场分布的影响进行了有限元仿真计算。研究结果表明,贯穿孔能够显著改变电场分布,是导致“灯笼串”发热故障的主要原因。为识别芯棒中可能导致发热故障的孔隙缺陷,本文将染料渗透试验的试验时间从15分钟延长到2小时,改进后的试验方法对芯棒内贯穿孔的检测效果显著提高。