浅谈输电线路覆冰舞动治理技术

架空输电线路在运行中会因自然条件作用发生多种灾害事故,舞动就是其中危害严重的一种。舞动问题在本质上是非线性动力学问题,加之各种复杂的随机因素作用,彻底治理难度很大,是架空输电线路机械力学领域公认的世界难题。本文结合我国线路导线舞动的特点,深入比较了当前防舞动技术的具体效用,并对今后该技术的发展提出了可行建议。     

66kV覆冰导线的舞动仿真分析

针对偏心覆冰导线在风的激励下极易诱发舞动对输电线路造成损坏,对整个供电系统的安全运行造成严重危害的问题,采用Fluent软件中的SSTk-ω模型对覆冰导线的空气动力参数进行了仿真,得到了各攻角下不同冰厚的升力、阻力系数以及邓哈托系数,并依据此结果判定覆冰导线是否发生舞动。仿真结果表明:在风速相同的情况下,覆冰厚度大的易发生驰振,在冰厚度相同的情况下,风速变大气动力系数变得平稳,不易发生驰振;6mm以下的覆冰导线不会发生驰振。仿真验证了覆冰导线模型的有效性,其数据结果对覆冰导线防舞工具的设计和安装都具有重要的参考价值。     

雨雾淞导线覆冰理论模型数值模拟研究

导线覆冰的理论模型及数值模拟是研究覆冰过程机理的必要手段。 本文基于国际公认的导线覆冰理论模型框架,采用合理的覆冰过程物理参数化方法,构建了一套完整的数值计算方案,并利用其对雨雾淞导线覆冰过程进行了数值模拟研究,探讨了雨凇、雾淞及雨雾凇混合覆冰过程的机理及其演变特征。数值模拟结果表明：雾凇覆冰过程的增长曲线呈对数曲线变化特征,覆冰在开始阶段增长很快而随时间逐渐变慢; 而雨淞覆冰则随时间持续增长,且覆冰质量增长比覆冰厚度增长更为明显; 雨雾淞混合覆冰状态下覆冰的增长与单纯雨淞或雾凇覆冰的增长曲线均不同,由于干、湿覆冰机制的转换使覆冰增长过程呈现复杂的变化,而开始阶段无论是雨淞覆冰还是雾凇覆冰都可能表现出明显的湿增长特征。本文的研究结果揭示了雨雾凇导线覆冰过程的机理及其演变特征,具有较大的理论参考价值。     

一种双目视觉输电线路覆冰厚度测量方法

本文提出一种基于双目视觉原理的输电线路覆冰监测方法。研发以双目相机为主的无人机覆冰监测载荷,对双目相机进行标定,获取内外检校参数,通过图像校正构建平行双目立体量测模型;在红外图像辅助下,立体量测获取特定同名点的空间位置,通过导线覆冰厚度计算和校正方法获取输电导线的覆冰厚度。大量试验表明,该方法在输电线路覆冰应急监测中具有较高的测量精度。     

基于模拟导线的输电线路覆冰质量在线测量技术研究

架空导线覆冰质量监测对维护输电线路安全稳定运行具有重要意义。由于导线的舞动,基于力学模型的传统覆冰质量测量方法往往存在较大的误差。为了降低导线覆冰质量的测量误差,基于模拟导线,构建了覆冰质量测量系统,通过测量模拟导线的覆冰质量间接监测实际导线的覆冰状况。由于测量系统的姿态晃动,测量系统在架空线路上易做不规则圆周运动,导致覆冰质量测量有较大误差;因此,基于应变式称重传感器测量质量的原理,建立圆周运动下覆冰质量测量模型,并针对采集数据的特点引入截尾均值算法以减小误差。设计覆冰质量测量实验验证系统的精度,实验结果表明：模拟导线的质量误差由0.9 g降到0.1 g,证明了该系统的有效性。     

防雾型嵌入式输电线路覆冰监测装置的研制

在高寒大雾的山区进行输电线路的覆冰监测经常由于安装在杆塔上的摄像头与待拍摄的导线距离太远而导致大雾天不能清晰的拍摄输电线路的覆冰情况。本装置采用基于ARM的嵌入式系统直接将摄像头安装在输电线路上进行近距离的拍摄,获得导线清晰的覆冰图片。系统设计考虑装置运行在高压输电线路上存在干扰,因此对PCB设计进行合理端接减少干扰,而装置供电电源采用了导线取电和太阳能的方式可较好的解决了装置的供电。该装置的成功应用使得大雾的山区能清晰获得线路覆冰图片,为输电线路的安全运行提供指导。     

基于光纤传感的输电线路覆冰监测系统研究

输电线路严重覆冰将会造成输电塔倒塌或导线断线等事故,形成大面积停电、电网崩溃瓦解的电网事故.现用人工观冰为输电线路启动融冰提供决策依据,进而来预防覆冰过重.基于光纤传感技术与覆冰计算模型开展输电导线覆冰监测方法研究,实现云南电网某110 kV输电线路主要覆冰期(2015年12月18日至2016年2月17日)的在线监测,并与人工观冰结果进行对比验证.以4个人工观冰时间点的监测数据为例,人工观冰得到最大覆冰厚度分别为0.6 mm、0.9 mm、4.2 mm、1.5 mm;而光纤监测得到的等效覆冰厚度分别为0.381 mm、0.362 mm、0.892 mm、0.415 mm.对比发现最大覆冰厚度约为等效覆冰厚度的2～4倍.因此,基于光纤传感的输电线路覆冰监测方法可用来监测导线的等效覆冰厚度,为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全稳定运行.     

基于极限学习机的输电线路覆冰预测方法

针对目前输电线路覆冰厚度预测模型训练时间长,预测精度效果不佳等问题,引入学习速度快、泛化性能好、调节参数少的极限学习机,提出了基于极限学习机的覆冰预测方法,并把极限学习机同传统的几种神经网络算法进行了预测模型性能对比.实验结果表明,基于极限学习的输电线路覆冰预测方法在精度与时间花销上表现更好.     

基于分形理论的输电线路覆冰厚度测量

输电线路覆冰是影响电力系统安全运行的因素之一,有效检测输电线路覆冰厚度,及时采取有效的除冰措施,能够预防由覆冰引起的电力事故。针对输电线路覆冰,提出基于分形理论的覆冰厚度检测方法。该方法采用毯子维分形方法分别提取导线和覆冰边缘,并用Koch曲线连接不连续覆冰边缘;根据导线直径的像素值与实际值之间的关系求出标定系数;利用标定系数计算横向和纵向的覆冰厚度。分别在覆冰现场和实验室环境下,用所提出方法进行实验,结果表明该方法不仅能够准确计算线路覆冰的厚度,还可反映覆冰的厚度分布情况,方法简单、误差小、抗噪性能好,应用于线路覆冰监测具有可观前景。     

输电线路常见故障分析与检测方法综述

在常年的使用过程中,用于电力传输的输电线路常常受到外界环境的影响,使得输电线路部件容易出现不同程度的破损,这给输电网络的安全运行带来了极大的挑战。对输电线路常见故障分析与检测方法进行研究。分析了输电线路中常见的部件故障类型,并调研了输电线路故障检测的代表性方法。其中,基于深度学习的检测方法在输电线路故障检测中扮演着重要的角色。最后指出了当前输电线路故障检测存在的困难点以及未来的发展趋势。     

New dynamic fuzzy structure and dynamic system identification

In this study, a new fuzzy system structure that reduces the number of inputs is proposed for dynamic system identification applications. Algebraic fuzzy systems have some disadvantages due to many inputs. As the number of inputs increase, the number of parameters in the training process increase and hence the classical fuzzy system becomes more complex. In the conventional fuzzy system structure, the past information of both inputs and outputs are also regarded as inputs for dynamic systems, therefore the number of inputs may not be manageable even for single input and single output systems. The new dynamic fuzzy system module (DFM) proposed here has only a single input and a single output. We have carried out identification simulations to test the proposed approach and shown that the DFM can successfully identify non-linear dynamic systems and it performs better than the classical fuzzy system.     

基于RFID加速度传感器标签的导线舞动在线监测

针对目前各种导线舞动无线监测方式存在高功耗、高成本和不适于长期监测的缺陷,提出了一种基于射频识别(RFID)加速度传感器标签的导线舞动长期在线监测的设计方案,设计了一种RFID加速度传感器标签结构,因其工作在无源模式下,可以实现导线舞动的长期在线监测.介绍了加速度信号的处理方式,提出了基于小波变换的趋势项去除算法.在实验室环境下,对加速度传感器标签进行了通信性能测试和模拟导线舞动监测实验.测试结果表明:标签通信性能良好;模拟实验结果表明:经过处理后得到的位移信号能够准确反映模拟导线的舞动情况,实现了导线舞动的在线监测.     

两档输电线路间的非线性耦合振动特性研究

考虑几何非线性的影响,推导了两档输电导线与悬垂绝缘子串耦合振动的非线性动力学方程,并运用数值分析软件对不同工况下的振动响应进行了数值求解.基于输电导线振动的位移时程曲线,得到了两档输电导线的非线性耦合振动特性和共振特性,在小传输角度情况下,角度对输电导线的振动幅度没有明显影响,但振动系统的静平衡位置会发生偏移.     

Crosstalk analysis of multi‐microstrip coupled lines using transmission line modeling

This article presents a new analytical method to predict crosstalk of a homogeneous terminated two microstrip coupled lines over a ground plane using transmission line theory. The derived formula is frequency and location dependent, which can be used to quickly estimate the crosstalk of a coupled line. Also, the effect of the geometrical parameters of the lines and load are included in the derived formula. Presented method can be used for the other types of coupled lines including lossy or lossless lines. To verify the accuracy of the introduced method, a few microstrip coupled line structures with different geometrical parameters are considered numerically and experimentally. The results of crosstalk based on the proposed analytical methods, simulation study using high frequency structure simulator and those obtained by measurements are reported and compared with each other. It is shown that our proposed method accurately estimates the amount of crosstalk for a two microstrip coupled lines.     

Compensating on-chip transmission line losses for a high-sensitivity microwave sensor

The sensitivity of the microwave sensor proposed in [C. Song, P. Wang, A radio frequency device for measurement of minute dielectric property changes in microfluidic channels, Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 023901] is determined by the level of parasitic signal cancellation and the coupling between microwave field and the material under test (MUT). In this work, we demonstrate that the cancellation level can be greatly improved through adjusting the thickness of the λ/4 section of the hybrid. As a result, the sensor sensitivity can be significantly improved. We also show that the sensor sensitivity can be further improved by using transmission lines that have stronger couplings. Furthermore, the fabrication and testing processes of the on-chip sensor are described.     

高压输电区域性重覆冰线路受损监测系统设计

通过对高压输电区域性重覆冰线路受损监测,提高高压输电稳定性,提出一种基于视觉特征重构的高压输电区域性重覆冰线路受损监测方法,并结合多层嵌入式构架进行系统设计。构建高压输电区域性重覆冰线路受损监测的视觉采集模型,采用激光扫描和红外分析方法进行高压输电区域性重覆冰线路受损部位的图像重构,构建高压输电区域性边缘轮廓检测模型,结合模板特征匹配方法进行高压输电区域性重覆冰线路受损部位检测,提取高压输电区域性重覆冰线路受损部位的异常特征信息,结合机器学习方法对提取的特征信息进行自动分类和人工智能识别,实现高压输电区域性重覆冰线路受损部位监测。采用程序加载和嵌入式的模块化设计方法,进行监测系统的集成开发设计。测试结果表明,采用该方法进行高压输电区域性重覆冰线路受损监测的智能性较高,人机交互性较好。     

Uncertainty-based loads analysis for spacecraft: Finite element model validation and dynamic responses

The stochastic correlation and validation of spacecraft structural dynamic models and the stochastic launcher-satellite coupled loads analysis present several points of interest and involve novel aspects. This paper describes the main objectives of two studies in progress under the technical management of the European Space Agency and performed by consortia of European industries and university. The paper presents an overview of the major aspects related to the implementation of the approach, the identified methods and tools and the future developments.     

基于模式理论的传输线高频串扰预测仿真

根据传输线理论建立均匀介质无损多导体数学模型,然后利用模式理论建立了不均匀介质无损多导体数学模型,并对多导体传输线间高频电磁串扰进行了仿真分析.为各类多导体传输线的设计和应用提供一定的参考.     

基于多惯性传感器姿态的输电线舞动监测算法研究

针对目前使用惯性(MARG)传感器还原输电线舞动形状存在很多原理性的问题,如位置积分起始点未知、容易丢失输电线低频运动信息等,提出了一种基于惯性传感器姿态的输电线舞动形状还原算法,采用融合同一根输电线上多个MARG的姿态求取每个MARG真实位移以及输电线整体形状.算法能够避免加速度积分时的累积误差,解决了输电线长度约束问题且使用较少MARG即可还原舞动图像.仿真结果表明:算法可以有效地降低导线舞动振幅的误差,且还原误差不随时间增长.