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输电线路防冰减灾技术研究及覆冰在线监测系统设计与实现

作　者: 夏辉军
导　师: 黄建国；曾明贵
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 电网冰灾分析 冰闪特性 除冰技术 在线监测及预警系统
分类号: TM755
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近几年,我国南方大部分地区输配电设备受冰灾影响严重,电网灾后重建及改造投入资金巨大,给国民经济造成重大损失。目前,我国在输变电设施冰灾预防、处理和恢复技术研究还不系统,线路设计防覆冰标准还有待完善提升,应用于输变电设施的融冰、除冰技术还不十分成熟。研究输电线路防御冰灾以及迅速解决冰灾问题成为必要。本文对国内外电网冰灾暴露的问题以及国内外的研究现状进行了调研,对造成冰灾的极端恶劣天气条件、线路规划和设计、防冰材料和除冰技术等进行了分析。结合泸州地区古蔺县220kV线路覆冰闪络的情况,对输电线路闪络机理以及其它受影响的各方面因素进行了研究,提出了泸州220kV线路的防冰闪措施。本文研究了国内外输电线路除冰方法,根据泸州地区古蔺叙永地域的220kV及110kV电网结构,完成了融冰的热平衡、计算模型、融冰时间和融冰电流的计算等研究任务。进行了交流融冰的可行性分析,并提出了具体的融冰措施。另外还研究了泸州地区直流融冰装置的建设方案,完成了装置参数选择及现场调试研究。本文还研究了输电线路覆冰预警系统原理,对输电线路覆冰厚度的计算、覆冰后的冰载和比载、输电线路的基本物理方程运用等方面进行了理论研究,在覆冰预警系统功能模块、预警系统结构、预警系统设计、系统接口及工作流程、通信技术等方面提出了实施方案。通过对区域电网的融冰理论和覆冰预警系统的深入研究,对输电线路的设计、采购、检验、安装、调试和运行维护等提供了理论依据。模拟试验结果证明,理论计算和试验数据吻合较好,该系统的实施应用,能提升了输电管理维护人员的技术水平和科学决策能力,预防了电网事故发生,保证电网的安全运行。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 电网冰灾特点及原因分析  10-18
  1.1 绪论  10-11
  1.2 电网冰灾特点  11-13
    1.2.1 冰灾覆盖持续时间长、覆冰厚度、范围大  11-12
    1.2.2 冰闪跳闸加重线路覆冰  12
    1.2.3 特殊地段线路覆冰后的附加危害  12-13
    1.2.4 不均匀覆冰造成变电站设备损坏  13
  1.3 国内外研究现状  13-14
  1.4 冰灾分析  14-18
    1.4.1 极端恶劣的气候条件  14-15
    1.4.2 线路规划、设计的不足  15-18
第二章 输电线路冰闪研究  18-25
  2.1 泸州市古蔺县220KV 线路冰闪情况  18-19
  2.2 覆冰闪络机理及影响因素  19-23
    2.2.1 覆冰闪络机理  19-20
    2.2.2 覆冰厚度对闪络电压的影响  20-21
    2.2.3 污秽度对绝缘子冰闪电压的影响  21-22
    2.2.4 覆冰类型对冰闪电压的影响  22
    2.2.5 覆冰过程的影响  22
    2.2.6 绝缘子串插花布置的冰闪特性  22-23
  2.3 泸州古蔺220 千伏线路冰闪拟采取的措施  23-25
第三章 输电线路除冰技术研究  25-48
  3.1 国内外输电线路除冰技术概况  25-26
  3.2 输电线路交流电流融冰原理  26-31
    3.2.1 导线融冰的热平衡  26-27
    3.2.2 现阶段导线融冰计算模型存在的问题  27-28
    3.2.3 融冰热平衡及融冰时间  28-29
    3.2.4 融冰电流的工程计算  29-31
  3.3 泸州古叙电网三相短路电流融冰方案  31-43
    3.3.1 概述  31-32
    3.3.2 利用节点阻抗矩阵进行对称故障分析[8]  32-35
    3.3.3 MATLAB 中节点阻抗矩阵的建立  35-39
    3.3.4 泸州古叙地区电网融冰电流计算实例  39-43
  3.4 输电线路直流融冰[3]  43-48
    3.4.1 直流融冰概述  43-45
    3.4.2 泸州古叙地区电网直流融冰装置初步设计方案  45-48
第四章 输电线路覆冰在线监测原理及模型  48-54
  4.1 覆冰预警系统原理  48-49
  4.2 覆冰预警系统中的物理模型  49-54
    4.2.1 线路覆冰的厚度计算  49-50
    4.2.2 线路覆冰的荷载和比载  50
    4.2.3 线路的基本物理方程  50-52
    4.2.4 仿真计算流程及实例  52-54
第五章 输电线路覆冰在线监测系统设计与实现  54-76
  5.1 覆冰在线监测系统关键技术  54-55
    5.1.1 设备工作电源  54
    5.1.2 设备无线通信技术  54-55
  5.2 覆冰预警系统设计方案  55-60
    5.2.1 覆冰预警系统结构  55-56
    5.2.2 设计原则  56-58
    5.2.3 系统整体设计方案  58-59
    5.2.4 覆冰预警系统硬件设计  59-60
  5.3 后台监控系统软件设计与实现  60-76
    5.3.1 软件开发平台简介  60-62
    5.3.2 监控中心系统软件设计  62-71
    5.3.3 终端节点软件设计  71-72
    5.3.4 测试结果及分析  72-76
第六章 结论  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
在学期间的研究成果  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 线路及杆塔 > 线路检修
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