输电线路舞动实时感知新技术及试验验证系统.pdf

1、国网湖北省电力有限公司电力科学研究院姚尧2024年8月一、研究背景二、舞动实时感知新技术CONTENTS目 录三、舞动试验验证系统四、思考与展望一、研究背景覆冰舞动是威胁输电线路设备本质安全的重要灾害，且往往大面积发生。近年来，我国的“辽宁-山东-河南-湖北-湖南”舞动带存在扩大的趋势，舞动带与特高压交直流输送通道的交集区域显著增加。舞动实时感知是防舞体系中的重要环节，对指导舞动风险评估及事后致因分析工作具有重要支撑作用；二、舞动实时感知新技术直观、准确雾、雪天气下图像不清晰光学视距有限，需要密集安装数据传输量大，功耗高位置、加速度传感器简单可靠安装维护时需停电/带电作业传感器位于高电场区，易

2、损坏安装数量大非接触式，安装简单难以找到合适可靠的安装位置难以找到持续稳定的电源易受到人或动物的破坏视频监控空间/地面电磁场传感器 亟待开发一种安装维修简便、可靠性高、监测范围广的导线舞动在线监测技术。2.1 理论依据导线舞动造成导线空间位置随时间大幅度且较有规律变化，故导线产生的空间电场和磁场也会有规律地明显变化，地线上存在着导线耦合出的电磁信号,因此可通过监测地线上电磁信号的异频分量来实现对导线舞动的监测。项目成果将克服现有架空线路舞动监测短板，弥补现有舞动监测技术恶劣天气下效果严重受限、安装维修困难、安装数量大的局限，有利于推广应用。非接触式实时监测；安装和维修简便，无需带电作业；监测范

3、围广（至少一个耐张段）；不受恶劣天气影响；2.1 技术难点-电磁场模型构建与特征提取技术1、导线舞动条件下导地线空间电磁场模型构建与特征提取技术舞动时导线空间位置随时间非线性、大幅度复杂变化，因此导线电压产生的空间电场以及导线电流产生的工频磁场会随导线舞动而复杂变化。对于实际输电线路，导体数目较多，对应的输电线路导地线传输线模型更加复杂。l 电感电容参数非线性时变；l 导线舞动导致输线模型的参数发生频变；l 多相舞动电磁信号强烈耦合难点：2.2 技术难点-电磁场模型构建与特征提取技术基于法拉第定律的多导体传输线方程基于电荷守恒定律的多导体传输线方程从基础电磁场理论出发，推导舞动条件下 导地线电

4、磁信号时空分布的传输线模型。电磁场基本方程静态传输线方程导线高度时变传输线方程2.2 技术难点-电磁场模型构建与特征提取技术n 导线发生舞动（0.5Hz）时，导地线间相对距离变化，互感变化地线上感应出的工频信号幅值（包络线）随之变化n 地线信号频谱中出现舞动特征频率分量 50fc Hz（fc为导线舞动频率）n 研究导线舞动幅值和地线特征分量幅值的关系，基于简化模型仿真分析，两者具有线性对应关系2.2 技术难点-电磁场模型构建与特征提取技术三档线路缩尺模型时域波形频谱分析50Hz基频舞动频率分量在实验室搭建三档缩尺模型进行试验验证2.2 技术难点-舞动特征反演技术2、多相导线舞动叠加下基于地线电

5、磁信号的舞动特征反演技术当某档内多根导线均发生舞动时，地线感应信号的频率、幅值、相位变化更加复杂，舞动的相导线数量可能大于地线数量，导线舞动幅度反推求解困难，亟待研发相关的舞动特征挖掘方法。2.2技术难点-舞动特征反演技术不同相导线舞动耦合的特征频率信号满足相量叠加关系舞动导线的区分不同相导线以不同频率舞动时地线特征信号相位不变原因：导线电流为地线电磁信号的源2.2 技术难点-舞动特征反演技术提出多相导线舞动判断方法：1、对地线电磁信号进行频谱分析确定所述电磁信号中舞动频率分量的组数及组内各舞动频率分量的相位2、结合特征频率相位特征，列写方程，根据方程解的存在情况判断舞动相。3、进一步，根据地

6、线特征分量幅值计算舞动相舞动幅值。2.2 技术难点-舞动特征反演技术普通地线分段绝缘、OPGW地线逐基接地时舞动特征信号相位的沿线衰减规律与档距、杆塔接地电阻相关，方便分布式安装进行舞动档定位舞动定位预警算法框架图基本思路：根据档距、杆塔接地电阻等线路参数以及监测装置分布式安装的位置建立舞动相位沿线的传递函数；通过比较相邻监测装置获得的信号相位实现舞动档的定位。2.2 技术难点-影响因素分析与模型自修正技术舞动频率不影响地线特征信号幅值杆塔接地电阻为地线回路参数，对地线特征信号幅值有较大影响起舞相位基本不影响地线特征信号幅值舞动监测关注的是“相对变化”，