湖南特高压线路覆冰规律与冰情处置装备优化配置研究

摘要

输电线路覆冰对电网的安全稳定运行带来了极大危害，在极端恶劣的天气条件下，易造成倒塔、断股、乃至电网瘫痪等事故。因此国内外学者已经对输电线路覆冰的机理、过程、各覆冰影响因子之间的关系进行了深入研究，且取得了一定的阶段性成果，但目前鲜有针对特高压线路沿线的覆冰规律与冰情处置装备配置的研究。为此，论文着重对影响特高压输电线路覆冰的气象因素和地理环境及冰情处置装备的优化配置进行研究。
　　 首先在深入分析已有的历史资料和覆冰记录的基础上，结合地理环境和气候特点，并解析湖南地区2008年的强覆冰事件，对其成因进行探讨。揭示了湖南省多冰冻带与少冰冻带呈锯齿状相间排列，并与山地走向一致向东北方伸展的规律。分析结果表明:稳定的大气环流形势是维持长时间低温雨雪冻雨的主要原因，稳定强盛的南支纬向锋区上的扰动是产生暴雪的主要原因，冰冻形成与增长是多种气象要素综合影响的结果。然后分析了穿越湖南省境内三条特高压线路沿线重点区域的历史雨凇情况，并运用灰色理论GM(1，1)模型对这些地区未来20年的连续雨凇日数进行了预测，总结出特高压输电线路重点覆冰区段。
　　 提出了一种覆冰厚度测量方法，该方法基于行波传输的时差计算覆冰均匀线路的平均覆冰厚度。实例验证结果表明该方法对于反映输电线路实际覆冰厚度具有较高的准确性。并设计了一种空间暂态电磁传感器并介绍了其行波信号检测原理，将该非接触式传感器安装于输电线路杆塔，便可实现上述覆冰标准冰厚测量方法在特高压输电线路中的应用。
　　 最后基于微地形对输电线路覆冰程度影响和TOPSIS算法，对三条特高压输电线路湖南段进行了覆冰监测系统和融冰装置的优化配置。该方案可以在最大有效范围内对特高压输电线路覆冰情况进行监测并高效融冰。
　　 论文研究成果对特高压输电线路的差异化设计，防冰和融冰工作具有一定工程指导意义，受到了湖南省电力公司的认可，其中覆冰监测系统与融冰装置的优化配置方案有望在特高压输电线路湖南段得到应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 输电线路覆冰研究现状

1．2．1 覆冰的种类与性质

1．2．2 影响覆冰的因素

1．2．3 输电线路覆冰机理

1．3 覆冰监测装置与融冰装置研究现状

1．4 课题来源及其研究内容

第二章 湖南省覆冰特性研究

2．1 湖南地区气候特点

2．1．1 湖南地理环境

2．1．2 湖南山区的基本气候特征

2．1．3 湘南山区(重覆冰区)的立体气候特征

2．2 湖南地区冰冻气候特征分析及其规律

2．2．1 湖南地区雨淞天气的气候统计分析

2．2．2 湖南冰冻天气的季节性和气候规律

2．2．3 湖南冰冻灾害的若干事实

2．2．4 湖南冰冻发生的典型天气形势特征

2．3 2008年强覆冰事件气象条件分析

2．3．1 过程概况及灾情

2．3．2 低温、暴雪及冰冻实况分析

2．3．3 成因分析

2．3．4 冰冻、冻雨形成的主要成因

2．4 小结

第三章 特高压输电线路冰情研究

3．1 特高压输电线路概况

3．2 特高压输电线路冰情分析

3．2．1 复奉线、锦苏线特高压输电线路冰情分析

3．2．2 溪洛渡～浙西线特高压输电线路冰情分析

3．3 特高压输电线路连续雨凇日数预测

3．3．1 灰色理论GM(1．1)模型预测法

3．3．2 复奉线、锦苏线特高压输电线路连续雨凇日数预测

3．3．3 溪洛渡～浙西线特高压输电线路连续雨凇日数预测

3．4 特高压线路重点覆冰区段划分

3．5 小结

第四章 输电线路覆冰厚度测量方法

4．1 特高压输电线路行波信号检测的方法

4．1．1 空间暂态电磁传感器

4．1．2 行波信号检测原理

4．2 线路长度与覆冰厚度的关系

4．2．1 线路比载计算

4．2．2 线路应力计算

4．2．3 线路长度计算

4．3 采用行波时差计算线路长度和冰厚

4．3．1 线路长度计算

4．3．2 线路冰厚计算

4．4 实例验证

4．5 小结

第五章 覆冰监测系统与融冰装置的优化配置

5．1 覆冰监测系统的优化配置

5．1．1 覆冰监测系统概述

5．1．2 优化配置原则的确立

5．1．3 优化配置的实现

5．2 融冰装置的优化配置

5．2．1 融冰方式的选择

5．2．2 TOPSIS算法简介

5．2．3 优化配置的方法

5．2．4 复奉、锦苏线直流融冰装置优化配置

5．2．5 溪洛渡～浙西线直流融冰方法优化配置

5．3 小结

总结及展望

主要研究内容

论文特点与创新

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文

附录B 攻读硕士学位期间获得的奖励

附录C 攻读硕士学位期间所参与的项目