基于压缩感知的架空输电线路舞动曲线重建研究

摘要

架空输电线路是我国电能源远距离输送的主要途径，电网安全可靠运行与线路设备的状况息息相关。我国的输电线路分布区域广、沿线环境复杂，更有近年来自然灾害频发，架空输电线路运行的稳定性深受挑战。由覆雪或风灾引起的输电线路舞动是线路运行中的主要危害之一，极易造成导线断裂或杆塔倒塌等严重事故，引起电网大范围瘫痪，因此防治舞动的工作迫在眉睫。通过有效的监测技术获取舞动现场资料，能够为舞动的机理研究及线路预警起到关键性的作用。
　　本论文在现有的舞动机理研究及监测技术上，针对架空输电线路舞动曲线的实时及直观重建问题，依托不同在线监测信息，提出两种根据有限已知测量信息以较低误差恢复舞动曲线的方案。
　　①基于分布式角度信息的舞动曲线重建方案。与常规直接将舞动导线空间位置作为采样信息的方式不同，在本文提出的方案中，测量的是沿线间隔一定弧长各测量点处的倾角信息，再建立倾角与弧长之间的函数关系，在倾角和弧长的联合约束下，利用积分重构弧长参数化后的曲线，仿真及实验验证了其理论正确性与工程实践中的可行性。
　　②基于压缩感知的舞动曲线重建方案。在获取舞动导线的绝对空间位置信息的基础上，以舞动机理及舞动实际形态为依据，分别构建单自由度舞动、三维空间舞动的数据模型，基于压缩感知技术，结合导线舞动的非线性和随机性特点，研究此信息在时域、空域及其联合域的稀疏特性，探索不同的稀疏基，设计不同的随机采样矩阵，用较低采样率分别对舞动模型进行采样，以减少数据传输量及在线设备功耗，实现低误差舞动曲线重建。利用仿真实验研究了不同舞动模型及不同采样方式下的曲线重建，结果表明该方案能以低空间采样率对舞动曲线采样，获取舞动信息的有限数据，并以此恢复出完整的舞动形态，直观地呈现监测时刻的线路状态，为实际的舞动在线监测提供了新思路，有望为制定防舞措施提供有效依据。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文结构安排

2 架空输电线路的舞动机理及监测技术

2.1 引言

2.2 输电线路舞动的成因及影响因素

2.3 输电线路舞动的特性及模型

2.4 输电线路舞动在线监测技术

2.5 本章小结

3 压缩感知原理及其应用

3.1 引言

3.2 压缩感知的基本理论

3.3 压缩感知的应用现状

3.4 本章小结

4 基于分布式角度信息的舞动曲线重建

4.1 引言

4.2 基于角度信息的舞动曲线重建

4.3 仿真与实测

4.4 本章小结

5 基于压缩感知的舞动曲线重建

5.1 引言

5.2 舞动曲线的数据模型

5.3全局稀疏采样的舞动曲线重建

5.4 基于KCS的舞动曲线重建

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文及专利目录

B. 作者在攻读学位期间参加的科研工作