直流系统避雷器组伏安特性的差异会使电流分配不均,伏安特性较差的避雷器加速老化,甚至被击穿,引发严重的安全问题.氧化锌阀片均能配组能够有效减小各避雷器柱的伏安特性差异,缓解电流分配不均匀的问题,提高避雷器组保护性能.提出了基于正态分布规律的氧化锌阀片均能配组方法,将能量吸收差异最大的两柱避雷器中吸能差异最大的电阻片对调,并多次迭代,实现避雷器组各避雷器柱的电流不均匀系数最小.通过对64柱每柱54片氧化锌阀片进行配组研究,结果表明,基于正态分布规律的氧化锌阀片均能配组方法能够有效的减小避雷器组的电流不均匀系数,实现能量的均匀分配,提高避雷器组的保护性能.

绝缘子的红外图像分析一般采用图像处理的方法,易受背景环境和数据量的影响,准确率和效率均较低,本文提出一种深度学习的异常诊断方法,基于改进的Faster R-CNN方法搭建检测网络,开展不同类型的绝缘子测试.研究结果表明:相对于神经网络(Back Propagation,BP)、Faster R-CNN方法,本文方法可高效地诊断出绝缘子的异常缺陷,平均检测精度达到90.2％;单I型和V型绝缘子的异常诊断准确率高于双I型绝缘子.研究结果可为输电线路绝缘子异常诊断提供一定的参考.

实际运行经验表明,采用标准中推荐的500 kV并联间隙经常出现保护失效情形.相关研究人员已研制出适用于一般地区的新型500 kV并联间隙,但在高海拔条件下,新型500 kV并联间隙的尺寸参数不能直接采用一般地区的参数.本文在海拔2100 m的特高压工程技术(昆明)国家工程实验室环境下,针对不同串长下不同尺寸参数的并联间隙进行了U50％雷电冲击试验、伏秒特性试验、可见电晕和无线电干扰试验,并进行了保护有效性分析;通过仿真得到了安装并联间隙前后杆塔耐雷性能的变化.研究结果表明,当绝缘子片数分别为33片和37片时,推荐选取的并联间隙电极横向伸出长度分别为800/800 mm、850/850 mm,在安装并联间隙后,单回线路耐雷水平均较安装前降低,但双回线路同时闪络耐雷水平均有所提高,提高幅度分别为11.3％和11.6％.

由于采用管道密封绝缘输电,GIL系统受地形、天气和外界环境干扰较小,采用架空线—GIL混合系统输电会变得越来越普遍.当混合系统短路故障时,其电流分布将异于正常输电线路.为了明晰混合系统短路电流分流问题,文中首先建立了架空线—GIL混合输电系统模型,通过开关闭合操作模拟设置输电侧导线发生接地短路故障,GIL管廊内三相导线电流的增强倍数在1.01～2.08倍之间,且当发生三相接地短路故障时的电流增强倍数最高;设置GIL管廊内部导线发生接地短路故障,GIL管廊内三相导线电流的增强倍数在1.05～21.58倍之间,同样,当发生三相接地短路故障时的电流增强倍数最高,为GIL输电系统的安全性设计提供了技术支撑.

笔者对连续电流的特征规律进行了统计分析,建立了考虑长连续电流的雷击过电压仿真模型,仿真分析了地闪长连续电流对±500 kV直流输电线路动作特性的影响.仿真结果表明:长连续电流对线路过电压幅值的影响较小,但雷击造成绝缘子闪络后,绝缘子闪络电流的增大幅度为连续电流幅值的47％左右.避雷器正常运行情况下,带长连续电流的单次回击对线路动作特性几乎没有影响;而避雷器故障失效后,流过故障避雷器的电流增幅约为连续电流幅值的45％.研究可为地闪长连续电流的防护提供参考.

为了掌握气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated transmission line,GIL)管廊接地系统的环流特性以及环流特性的影响因素,对GIL管廊系统进行了理论性仿真研究.建立500 kV GIL接地系统和壳体环流模型,分析了环流系统的自阻抗、相间互感等参数,计算得到GIL三相导线外壳的环流值约为导线电流的75％;对比ATP-EMTP程序的解耦模型和MATLAB程序计算的不解耦模型计算结果,验证了计算结果的可靠性.对GIL管廊沿线外壳电位规律进行分析研究,外壳电位呈现出中间低、端部高的U字形分布,人在管廊内部的接触电压符合规程要求.最后,分析相间短接排对环流特性和外壳电位的影响,发现短接排的增加会使端部的入地电流减小,同时也会使外壳感应电压降低,理论研究建议每隔80 m在铝合金外壳上加装短接排.

由于我国地少人多,土地资源紧缺,导致可用的线路走廊减少,形成了一些线路排列紧密的输电通道.输电通道某区段内存在两条或多条输电线路紧密排列,通道内两线路间雷电屏蔽特性与单条线路运行存在差异.本文针对500 kV交流输电通道,建立两条线路并行架设时的EGM模型,重点研究考虑两邻近线路雷电屏蔽后输电线路绕击性能变化情况.研究两线路不同间距、不同邻近线路高度以及不同地面倾角下各相导线绕击次数变化情况,并引入雷电屏蔽因子,直观描述两线路间的雷电屏蔽特性.研究结果表明,两线路间距、邻近线路高度以及地面倾角对邻近线路间雷电屏蔽特性存在重要影响,两线路间距越小,内侧导线所受的雷电屏蔽效应越强;邻近线路高度越高,雷电屏蔽效应越强.在实际工程建设中,可通过配合好两邻近线路的线路间距、邻近线路高度以及地面倾角,利用两线路间的雷电屏蔽特性,保护两邻近线路内侧导线,提高线路防雷能力.

随着无人机巡检技术的发展,无人机拍摄的绝缘子图片数量呈指数增长,亟需一种高效的缺陷识别方法,为此提出一种改进后的深度学习方法.首先,采用多尺度特征融合方法改进传统的Faster R-CNN方法,实现绝缘子小目标的精准识别;然后,结合图像处理方法实现自爆绝缘子的识别和定位;最后,以某500 kV输电线路采集的大量绝缘子图片作为数据集对方法进行验证.结果 表明,所提方法适用于不同排列方式下的绝缘子缺陷检测,绝缘子自爆缺陷检测准确率为91.3％,检测效率较高.结果 可为无人机巡检提供一定的技术支撑.

首先对原始数据进行降维和分解,接着进行聚类分析,提取典型用户的日负荷曲线,最后对某地区不同用户的电力负荷曲线进行试点和应用.研究结果表明:该聚类分析方法准确率高,可提取出4组典型负荷曲.该研究结果为电力公司提供个性化、精准性的售电服务提供了理论依据.

雷害是架空输电线路跳闸的首要原因,为降低线路雷击跳闸率,提升线路雷电防护水平,运行单位需对输电线路进行雷害风险评估,并针对高雷害风险等级杆塔采取差异化的防雷措施.目前针对防雷措施治理效果分析方法主要通过对比改造前后线路雷击跳闸次数或雷击跳闸率的变化,该方法简单直观,但由于一条线路往往采取多种防雷措施,以及改造前后雷电活动的差异性等造成综合防雷效果的评价实施非常困难.通过分析三峡近区2000-2018年雷电活动情况、跟踪15条500 kV出线防雷措施的滚动实施情况及其历年的雷击运行数据,提出采用多重线性回归分析方法计算各种防雷措施安装数量与雷击跳闸率的标准偏回归系数,从而衡量各种防雷措施对降低雷击跳闸率贡献大小;同时,提出采用线路安装防雷措施部分与未安装部分雷击跳闸率的变化率来量化分析各种防雷措施的防护效率,以此计算得到了线路避雷器、可控放电避雷针的保护效率,与现场运行经验一致.三峡近区线路的雷电综合治理效果的分析方法和结论可为我国线路差异化防雷的实施提供一定的参考.

随着智能电网的发展,用户类别日趋多样化,电力用户行为特征的研究显得尤为重要.首先对原始数据进行降维和分解,接着进行聚类分析,提取典型用户的日负荷曲线,最后对某地区不同用户的电力负荷曲线进行试点和应用.研究结果表明,该聚类分析方法准确率高,可提取出四类典型负荷曲线,为电力公司提供个性化、精准性的售电服务提供了理论依据.

基于全球电网雷电防护技术专利数据,揭示全球电网雷电防护技术的发展现状和趋势.利用专利情报分析方法,分析专利申请态势、技术生命周期、专利技术分布、专利区域布局和技术最新动向.研究结果表明,电网雷电防护技术已发展成熟,专利申请呈稳中有降趋势;专利技术主要集中于对过电压响应的紧急保护电路装置、避雷导线的安装、架空线路或电缆的安装/维护/修理/拆除的方法或设备、提供外部电弧放电路径的装置、过电压保护电阻器/避雷器等领域;专利布局区域主要为中国、日本、俄罗斯、韩国和美国,各区域内专利保护的技术各有侧重;提高雷电监测的广度和精度、完善避雷器的结构和性能、多因素的防雷评估方法是电网雷电防护技术未来的重点发展方向.

文中基于电网防雷技术全球专利,运用检索、计量、统计、对比等分析方法,从专利申请量、主要申请机构、技术分布、核心专利、保护区域等方面分析全球电网防雷技术的竞争态势以及中国电网防雷技术在全球的竞争力.结果 表明,中国电网防雷技术总体上处全球领先地位,竞争优势明显,具体表现在:中国专利申请量稳居全球首位,尤其是近五年专利数量占全球专利总量的90％以上;中国国家电网公司是全球最主要的专利申请机构,其不仅专利申请量远超中国南方电网公司、日本碍子公司、日立电缆有限公司等国内外竞争对手,而且其专利的技术分布广泛,并拥有大量的核心专利技术.值得注意的是,和日本相比,中国机构在专利的国际布局方面不占优势,需增强技术的全球保护意识,加快制定和实施专利全球发展战略.

文中通过对全球智能输电运维技术专利数据进行挖掘,分析全球智能输电运维关键技术的创新发展情况.采用专利情报分析方法和DDA专利分析工具,基于专利数据分析了专利申请态势、技术生命周期、技术分布、优势国家及机构和技术最新发展动向.结果 表明,全球智能输电运维领域的技术创新非常活跃,专利申请量呈明显增长态势,该领域当前仍处于快速发展阶段;专利技术主要集中于探测电缆/传输线或电网中的故障、对电网提供远距离控制的电路装置、电力部门的数据处理系统或方法、用于安装/维护修理或拆卸架空线路或电缆的方法或设备、从电线或电缆上除冰或雪的装置等领域;机械手、资源/工作流/人员或项目管理、测试介电强度或击穿电压等技术领域是近年来技术创新的热点;中国专利数量远多于日本、美国、韩国、俄罗斯等发达国家,且技术类别多,覆盖领域广,竞争优势非常明显;越来越多地利用信息技术、通信技术、人工智能、物联网等先进技术来提高运维的效率和效果将是该领域未来的发展趋势.

雷击是输电线路跳闸的主要原因。现有工作基于地闪密度等参数研究了不同线路雷击故障风险的情况。但是这些方法没有分析输电网络中多条线路汇集的小范围内连续多次雷击的情形。为此,文中提出了一种针对输电通道的连续雷击事件计量方法。首先提出递归算法从大规模输电网络中自动找出代表输电通道的输电线路汇集区,然后提出了无条件和有条件同跳事件的概念,通过统计这两种事件的数量,可以反映出连续雷击对重要输电通道的风险大小。以湖北省25条输电线路构成的输电网络及2013年雷电数据为实验,该方法得到了输电线路中的各型输电通道,并对通道内雷击同跳事件进行了统计。并对典型事例进行了深入分析,得到数据结论。该方法提供了输电网络防雷工作中新的关注对象及计量方法,为防雷害提供了依据。

本文提出一种基于3D激光雷达建图、自动生成无人机巡检路径的自动巡检算法,并详细论述了无人机电力线路巡检过程中自动航迹规划算法的应用过程.

类似于输电线路接地系统,气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated transmission line,GIL)的接地系统对该输电方式的稳定可靠运行至关重要.针对GIL综合管廊接地系统进行研究,首先建立GIL综合管廊接地系统模型,对接地系统的接地电阻、跨步电压、接触电压以及地电位升等电气特性参量进行计算分析,然后研究混凝土结构钢筋、终端接地网布置均匀度、铜排接地干线跨接距离以及主结构钢筋与铜排接地干线跨接距离等敏感结构因素对接地系统电气特性参量的影响,获取敏感因素对接地系统的影响规律,从而得出GIL接地系统设计阶段需优先考虑混凝土结构钢筋与铜排接地干线相连作为自然接地体,铜排接地干线跨接距离相对之下是影响最小的因素.从电气模型角度提出合理的接地系统设计,为GIL综合管廊的建设和运维提供了基础.

提出了基于降压运行和直流紧急功率支援的主动防护思路,分析了在特高压直流输电系统遭受雷击故障时2种方法提高电网安全运行能力的作用。利用PSASP建立了四川电网丰大运行方式下包含特高压直流输电通道的仿真模型,基于系统稳定性判据,仿真分析了雷击造成各条特高压直流输电通道单极/双极闭锁时,降压运行控制和直流紧急功率支援控制对送端电网安全稳定性的影响。研究结果对确保含特高压直流输电系统的电网安全稳定运行具有参考价值。

Gas insulated transmission line (GIL) is an advanced power transmission mode. Since the extension of this kind of equipment is relatively long, the grounding design and layout of the GIL will have a direct impact on personal safety and the stability operation of equipment, which should be given full attention. In order to ensure the safe and stable operation of GIL, it needs reasonably design and arrangement of the integrated grounding system in the GIL pipelines. This study designed corresponding grounding scheme for the integrated grounding system of underground GIL pipelines combined with a 550 kV/4000 A GIL. The corresponding simulation model of the integrated grounding system was established with specific parameters of the GIL. The calculation results show that the grounding resistance of the integrated grounding system is 0.217 Ω, which is less than the grounding requirement value of 1 Ω, and it reduces 28.9% compared with the simulation model without considering the natural grounding body. In addition, the step voltage and touch voltage are reduced by 79.91 and 48.97%, respectively. The research results can give some references for the integrated grounding system design of GIL engineering.

同塔多回线路遭受雷击容易出现多回线路同时跳闸事件,对电力系统安全运行造成极大威胁,研究如何防治同塔线路雷击同跳措施具有重要意义.本文采用EMTP-ATP软件,针对典型220 kV同塔四回线路、220/110 kV同塔混压四回线路和500/220 kV同塔混压四回线路,采用增加绝缘子片数、安装线路避雷器、安装并联间隙这三种典型不平衡绝缘配置方案和降低杆塔接地电阻措施,对上述四种措施防治雷击同时跳闸效果进行仿真分析.研究表明:不平衡绝缘配置方式和降低杆塔接地电阻措施,可有效提高同塔四回线路反击耐雷水平,降低雷电反击跳闸和雷击同跳故障比例,对于我国多雷区、强雷区同塔多回线路防雷保护具有重要参考价值和指导意义.