基于小波变换的输电线路覆冰监测系统拉力值去噪技术研究*

覆冰监测系统能对线路覆冰情况进行实时监测,但受到终端老化、微气象、人为因素等噪声的影响,终端监测的拉力值不准确,造成覆冰厚度计算值与实际情况存在很大的偏差.为此利用覆冰监测系统无覆冰期间实际拉力值监测数据,采用小波变换算法,分别研究不同小波基函数、分解层数对信号去噪结果的影响.研究表明,选取sym4、db6小波基函数且分解5层时对监测终端拉力值这一特殊信号去噪具有较好的效果,去噪后折算出的冰厚与人工观冰之间的平均相对误差分别为8.83％、9.25％,可看出拉力值去噪后折算出的覆冰厚度值更接近真实水平.研究结论对线路抗冰能力排查及新建线路设计冰厚选择具有重大参考意义.     

基于神经网络与布里渊散射监测技术的线路覆冰计算方法研究

针对目前单纯采用点式覆冰监测终端对输电线路覆冰情况实时监测时,因终端续航时间短、摄像球机本身凝冰或结雾、拉力传感器难校准、终端安装维护困难、覆盖范围有限等造成覆冰效能低等问题,提出了一种基于神经网络与布里渊散射监测技术的线路覆冰计算方法。通过在OPGW线路两端安装布里渊传感器,测量布里渊散射信号的强度及频移,计算任意点光纤温度及应变,利用RBF神经网络对应变及气象参数建模,计算线路覆冰厚度。经系统运行数据证明,该方法能够有效结合气象参数修正OPGW应力法计算的覆冰厚度误差,提高覆冰监测效率及准确性。     

基于覆冰拉力监测系统的耐张塔线路等值冰厚计算模型

输电线路覆冰严重影响电网的安全稳定运行,准确监测线路覆冰情况具有重要的工程意义和应用价值.为了精准判断线路覆冰厚度,提出一种基于覆冰拉力监测系统的复合荷载作用下耐张塔线路等值冰厚计算模型,以在线监测终端监测拉力和角度为输入参量,计及耐张绝缘子串非均布荷载和风荷载影响,并修正重力方向荷载对计算模型加以改进.与雪峰山自然观冰站试验数据和南方电网重覆冰区段监测终端运行数据对比,验证了该计算模型的准确性.结合工程实际应用,验证了其对判断耐张塔线路覆冰情况具有一定的指导作用.     

不均匀覆冰工况下直线塔失效预警技术

以某实际500 kV直线塔为例,基于覆冰监测终端的绝缘子串拉力测量系统对杆塔安全状况进行评估。本文提出了一种考虑两侧档距耦合作用的不均匀覆冰绝缘子串拉力计算方法,得到了多种覆冰工况下的绝缘子串拉力和倾角。通过有限元仿真进行验证,该方法误差不超过1. 98%。建立了直线塔的有限元模型,分析了不同重力载荷和沿线路方向不平衡力组合下的临界失效情况,制定了分级临界失效曲线。分析了不均匀覆冰下该直线塔临界失效的冰厚范围。本文结合工程实际,对覆冰区直线塔失效预警研究具有一定指导作用。     

基于北斗载波差分定位技术的输电线路覆冰厚度研究

针对传统拉力倾斜传感器以及摄像头监控系统在长期监测高压输电线路覆冰厚度时易出现的使用寿命短、监测精度低、传输速度慢等问题。本文设计了一种基于北斗导航通讯技术的输电线路覆冰情况实时监测系统。该系统利用北斗载波差分定位原理准确获取输电线路的高精度空间三维位置坐标信息,后将位置坐标信息统一到笛卡尔坐标系下进行定位误差修正,根据时域条件下输电线位置变化、输电线线长度和仪器安装位置等多种变量构建覆冰厚度计算模型,并将该模型嵌入智能导线定位终端,构建输电线路监测网络,实现全时段、全位置监测输电线路覆冰厚度情况。通过室内室外多次实验测试证明,该系统可有效实现毫米级精度、毫秒级速度的输电线路覆冰情况实时监测反馈。     

架空输电线路覆冰在线监测系统的运行

持续低温雨雪天气使架空输电线路覆冰,对电网运行造成严重危害,输电线路覆冰在线监测系统具有重要意义。分析了输电线路覆冰在线监测系统的原理及功能,将输电线路覆冰过程分为形成、稳定增长、缓慢增长、消失4个阶段。对系统的研发及运行进行了总结,指出拉力传感器等关键部件存在的问题及解决措施。通过若干年的运行,可建立覆冰统计资料序列,为输电线路工程设计提供依据。     

基于动态拉力与倾角的输电线路覆冰过程辨识与建模

输电线路覆冰会严重影响电网的安全稳定运行,因此准确地监测线路覆冰情况对电力系统的安全运行具有重要作用。针对目前基于动态拉力与倾角的架空输电线路覆冰力学模型对现场线路覆冰的监测还有一定误差,提出了以导线动态拉力、倾角为输入,等值覆冰厚度为输出的多输入单输出耐张塔覆冰监测模型。采用系统辨识的方法,利用便于工程实践的Matlab系统辨识工具箱辨识与建模出最终模型。研究表明,最终辨识得到的模型满足实际现场情况,能准确地监测输电线路的覆冰过程情况,并为线路覆冰监测提出了一种新思路。     

基于 MQTT服务的输电线路覆冰智能监测终端开发

开发基于MQTT服务的输电线路覆冰监测终端,终端模块化设计,外接传感器应用App与覆冰厚度计算模型App之间数据交互,并向后台上送,通过MQTT服务器实现发布与订阅.建立输电线路风偏平面内受力的覆冰厚度算法模型,终端依据计算出的覆冰厚度采取相应控制策略.经测试,终端数据传输效率高,结冰气象条件满足时能够准确计算覆冰厚度.     

连续3天覆冰微气象数据驱动的架空输电线路覆冰类型识别与预测

架空输电线路不同覆冰类型对电网的危害程度不同,同时也影响防冰和除冰决策。针对图像覆冰类型识别存在的图像质量差、利用率低、泛化能力较弱的问题,研究连续3天覆冰微气象数据驱动的架空输电线路覆冰类型识别与预测。通过覆冰图像的拍摄时间和终端号数据融合2014—2018年南方电网输电线路覆冰监测系统的覆冰图像、微气象、终端和杆塔等信息,构建了覆冰类型微气象数据集,统计分析了雨凇、雾凇、混合凇和湿雪4种覆冰类型的微气象特征和地理分布特征,提出了最近邻（k-nearest neighbors,KNN）分类方法,利用连续3天9个微气象参数和覆冰类型的5 075个样本训练集识别与预测1 269个样本测试集的覆冰类型,准确性达80%以上,其中精确率P、召回率R和准确率A分别达到86.7%、86.6%和92.2%,大大提高了架空输电线路覆冰数据的利用率、分析效率和泛化能力。     

基于STM32的输电线路覆冰监测系统及低功耗策略研究

为保障极寒天气条件下输电线路的安全运行，基于STM32微控制器研究了一种输电线路覆冰监测系统。采用高精度拉力、倾角传感器和微气象传感器采集数据，再将数据代入输电线路覆冰力学模型计算覆冰厚度，通过NB-IoT模块将覆冰厚度、拉力、倾角等9个参数上传至物联网云平台，用户可通过PC远程方式实时查询覆冰厚度等关键参数。为进一步降低输电线路覆冰监测系统的功耗，提出了一种间歇工作策略，分别测试了工作模式、低功耗模式和超低功耗模式下的系统功耗，实验结果表明，超低功耗模式下系统日均功耗为0.041 A·h，是工作模式日均功耗的9.47%，满足监测系统低功耗要求。     

基于时间序列迭代的输电线路覆冰厚度估计方法

冰灾严重影响输电线路的安全运行,会造成巨大的经济损失。当覆冰产生后,输电线路的弧垂最低点有可能产生位置变化,杆塔拉力传感器所承受的导线长度也会随之变化。文中提出一种基于时间序列迭代的输电线路覆冰厚度估计方法,通过多次迭代计算覆冰与线路等效厚度与密度,以减小弧垂最低点位置变化对覆冰厚度测量的影响。在承受导线长度持续增加、先增加后减少、持续减少、先减少后增加的4种仿真实验情景中,所提出的覆冰厚度估计方法的准确性及科学性均得到了验证。     

微气象条件下架空地线的覆冰增长

架空地线的覆冰增长危及电力系统稳定性,目前尚无有效预测方法。通过人工气候室模拟特定环境下2种型号地线的覆冰,运用回归分析法以及计算机软件编程对覆冰数据进行分析整理。得出在特定条件（气温-5～-1 ℃、雨量0～30 mm、风速1 m/s）下,随温度的降低,冰厚随雨量变化率越来越大,且呈“S”形增长。给出了地线覆冰的预测公式及曲线图,对于地线融冰、线路架设具有一定的参考作用。     

输电导线覆冰与绝缘子串覆冰的关系分析

绝缘子串发生覆冰桥接闪络是影响架空输电线路安全运行的主要因素之一。根据不带电绝缘子串及同期导线覆冰的观测数据,分析了玻璃、陶瓷及复合绝缘子串的覆冰质量与导线覆冰质量的关系,研究了绝缘子串发生桥接与导线标准冰厚的关系。     

基于灰关联分析微气象因素和导线温度对输电线路导线覆冰的影响

输电线路导线覆冰不仅与微气象务件有关,而且与导线温度有关.针对目前微气象因素与覆冰的相关性分析不全面、不系统,且部分研究没有考虑导线温度对覆冰的影响,无法确定输电线路导线覆冰的主要影响因素等问题,笔者统计了贵州电网220 kv铜黎线路和220 kV鸡阳二回线路覆冰监测数据,采用灰关联方法分析了输电线路导线覆冰与微气象条...     

基于力学测量的架空输电线路覆冰监测系统

对输电线路覆冰载荷进行了力学分析,讨论了覆冰厚度的计算方法。开发了基于架空输电线路轴向张力、二维倾角和风速风向、温湿度等气象信息测量的覆冰监测系统。利用全球移动通信系统（GSM）/通用分组无线电业务（GPRS）网络,线路监测终端与中心监控主站进行数据传输,由主站专家系统软件利用相关覆冰理论模型分析导线覆冰状况,及时给出除冰信息,有效预防冰害事故发生。     

广西221 kV输电线路冰灾事故分析

以220 kV田挡线为例对导、地线的覆冰过载能力、覆冰对导、地线弧垂影响以及覆冰产生的不平衡张力等几方面进行了研究,分析了广西220 kV输电线路倒塔断线的原因。并根据分析的结果对220 kV输电线路提出了提高抗冰能力的改造措施。     

某±800kV直流线路地线断裂原因分析及建议

某800 kV直流线路的地线因覆冰过重发生断裂,事故造成线路单极闭锁故障,线路长时间处于单极运行状态。通过输电线路电气计算软件从地线覆冰不平衡张力、地线下倾角、脱冰跳跃等方面进行综合分析计算,得出地线覆冰不平衡张力和悬垂线夹损坏后地线发生滑移是本次事故的主要原因。根据事故分析情况提出治理建议,为后续工程设计提供参考。     

基于温度和倾角测量的供电线路覆冰在线监测研究

分析了常见供电线路覆冰在线监测方法的优缺点,重点介绍了倾角弧垂法监测覆冰的原理,并分析覆冰对供电线路导线刚度的影响,修正了采用倾角弧垂法计算覆冰量时的导线弹性系数。最后设计了基于温度和倾角测量的供电线路覆冰在线监测装置,设计时着重考虑降低运行功耗、保证数据准确性和提高运行稳定性。通过设计的监测装置所采集到的导线温度和倾角数据,结合基站采集的视频、气象信息,能够及时准确地反映供电线路的覆冰状态,保证供电线路的安全可靠运行。