氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能

研究具有超疏水表面特性的疏水涂层实际防覆冰效果.首先理论分析了水滴在固体表面浸润性影响因素,利用不同硅烷水解缩合反应制备出低表面能的含氟硅树脂,之后引入分形理论在含氟硅树脂中添加二氧化硅微粒制备疏水涂层.观察掺杂微粒的涂层表面微观结构,并测试水滴在不同涂层表面的接触角;为直观分析涂层防覆冰效果,将不同涂层涂覆试验件后在结冰风洞中进行覆冰测试.结果显示掺混不同量级微粒的疏水涂层表面形成复合粗糙结构,有着更好的粗糙度;含氟硅树脂表面水滴接触角较普通硅树脂提升10°,含有不同量级粒径微粒的涂层表面水滴接触角较单一粒径微粒掺混的涂层提升近20°,达到超疏水表面效果;具有复合微观结构的疏水涂层涂覆的试验件在5 m·s-1和15 m·s-1的风速下较无涂层表面覆冰减少率分别达到35.6％和25.9％,较只有一级粗糙结构的表面有效防覆冰时间长,具有较好的防覆冰能力.结果表明本文设计的超疏水涂层达到超疏水表面效果,且具有较好的防覆冰性能.     

超滑表面防冰与疏冰机理研究

为解决高湿度条件下超疏水表面防冰失效问题,提出了一种新型多孔超滑表面。基于自组装技术,提出新型超滑表面(HPO-SLIP)涂层表面制备方法,即通过构建超疏水粗糙多孔基底进而涂覆润滑油制备获得超滑表面,并对其润湿特性和微观形貌进行表征,最后对其防冰与疏冰特性进行实验研究。实验结果表明:与超疏水表面相比,超滑表面冷凝液滴孤立冻结,无"冰桥"扩展,结冰扩散速度慢;超滑表面与冷凝冻结液滴接触属于固-油-固接触模型,油膜动态迁移分布影响成核结冰;对于疏冰特性,超滑表面冰黏附剪切强度比亲水表面低一个数量级。综合分析发现,与亲水表面、超疏水纳米草表面、超疏水微纳复合表面相比,超滑表面具有最优的防冰传播特性与疏冰性能,可以有效减少冰积累量。     

铝基超疏水表面制备与形成机理

本文通过NaCl和C6H12N4混合溶液140℃热处理铝箔表面,再经氟化制备出铝基超疏水表面,并用扫描电镜分析了不同温度的混合溶液处理后铝箔表面形貌。研究表明:混合溶液的反应温度直接影响着铝表面形貌,决定着疏水性质。结果显示,具有微米级类花朵形状的表面表现出超疏水性。     

覆冰地区分裂与扩径导线表面电场特性

输电线路覆冰对电力系统安全运行具有严重威胁,目前已经发展了多种防冰除冰方法,但每种方法都有其局限性,对于一些具有微气象、微地形特征的重覆冰地区尚未有较好的解决方法。文中考虑到扩径导线的特点和分裂导线输电线路的局限性,根据波阻抗和自然功率将分裂导线等效为单导线,并考虑电流的集肤效应,得到了等效的单根扩径导线,进而分析比较覆冰地区的分裂导线及其等效的单根扩径导线的表面电场特性。研究表明：等效前后导线截面面积相同且波阻抗一致时,扩径导线与分裂导线相比,不仅显著降低了子导线根数和输电线路的覆冰荷载,而且在扩径导线的半径等于分裂导线的等效单导线半径时,扩径导线的表面最大电场强度小于分裂导线。因此,在严重覆冰地区,采用分裂导线等效半径的扩径导线具有非常好的表面电场特性,且可显著降低冰风荷载,提高抗冰强度。     

基于时空图卷积网络的输电线路覆冰预测

针对已有的输电线路覆冰预测模型鲜有考虑覆冰过程中的空间特征信息,从而导致预测精度欠佳的问题,本文从时空序列预测的角度建立输电线路覆冰方面的预测体系,采用图卷积网络(Graph Convolutional Network, GCN)构建输电线路覆冰预测模型,基于图神经网络设计对输电线路覆冰拉力的图数据进行深度特征学习与图特征向量表示,以更好地提取电网塔杆覆冰拉力值的时空分布特征,从而准确预测未来的拉力值。基于南方电网的真实实验数据,设计一套可靠的数据预处理流程,将电网覆冰拉力数据转化为可以深度学习的时空序列大数据进行训练和验证。实验结果表明,本文提出的模型较已有的主流覆冰预测模型具有更加优异和稳定的预测结果,能够为输电线路及时除冰工作提供决策参考。     

基于微气象的输电线路覆冰过程综合辨识方法

输电线路覆冰会引发导线断股、杆塔折损等事故,严重威胁电网的安全运行,因此能否准确预测输电线路覆冰情况对电力系统的安全稳定运行具有重要意义.针对输电线路覆冰过程模型不易建立的问题提出了一种基于微气象的覆冰过程综合辨识方法.该方法涵盖了多项式回归模型、时间序列模型和机器学习模型,利用Matlab中的系统辨识工具箱和libsvm工具箱较为便捷和全面的对覆冰过程进行辨识与建模.首先对获取的数据进行预处理,然后选择合适的模型结构进行参数辨识得到初始模型,最后对初始模型进行验证得到最终辨识模型.实验表明,综合辨识方法能够实现对不同模型特点的输电线路覆冰过程进行精确预测,并且提高了输电线路覆冰预测模型建立的便捷性和全面性.     

超疏水材料在电力系统中的防覆冰应用分析

覆冰对电网的安全运行有较大威胁,防覆冰技术是电力系统的研究重点。超疏水涂料是一种热门新型材料,其表面特性能够缓解覆冰的积累,是一种很有应用前景的防冰材料,国内外已有学者研究将超疏水涂料应用于电力设备的防覆冰中。该文总结了超疏水涂料在电力系统中防覆冰应用的研究现状,并对其应用前景进行了分析。     

基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网覆冰自动检测

提出了一种基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网线路与塔架覆冰厚度自动检测的新型覆冰厚度传感器及其检测方法.空气与冰的电阻值具有明显的数值差异,将被检测物体表面空间划分为空气、冰两种具有不同物理特征的区域并将其切割为多层空间,对各分层的电阻值进行检测,并根据其数值差异来综合测定电力输电线路与塔架表面覆冰厚度,从而实现在恶劣的野外工作环境下对电力输电网覆冰厚度变化进行自动连续监测的目的.     

木材仿生超疏水功能化制备方法

 超疏水表面是一类与水的接触角大于150°且接触角滞后小于10°的固体表面,其在基础研究和工业应用方面具有重大的研究和实用价值。通常情况下,超疏水表面可通过在疏水材料表面构建一定尺寸的粗糙结构或利用低表面能的物质对粗糙表面进行修饰而获得。本文综述木材超疏水表面的制备方法,主要概括了溶胶-凝胶法、水热合成法、湿化学方法、表面涂覆和溶液浸泡法等的应用情况,讨论了超疏水木质基表面研发中存在的问题,探讨了该研究领域的发展趋势。     

输电线路覆冰闪络原因分析与解决方法探讨

线路覆冰已成为输电线路事故的主要原因之一。本文对覆冰形成、分类和除冰方式等方面进行说明,并讨论了计算线路覆冰数据变动的数据模型和绝缘子覆冰闪络的电路模型,对比了输电线路覆冰在线监测方法。     

导线倾角与覆冰过程扭转因素对覆冰形状特性影响研究

输电导线覆冰严重威胁电网运行安全,准确预测导线覆冰形状和增长趋势,可以有效预防次生灾害的发生.已有输电导线覆冰增长预测模型较少考虑覆冰偏心扭转对导线表面覆冰形状的影响.为此,综合考虑覆冰偏心、风速等对导线的耦合扭转特性,建立输电导线动态扭转覆冰预测模型.基于预测模型对导线表面覆冰形状进行预测模拟并与文献实验数据对比,验证了模型的有效性.利用预测模型,进一步讨论导线倾角及温度、风速和MVD（水滴中值直径）对冰形和扭转速度的影响.研究发现,导线迎风面覆冰厚度随着倾斜角度的增加,分层现象逐渐明显.与水平布置（零倾角）导线对比,倾斜角度为60°时,导线覆冰面积分别增加18.26%（覆冰125 min）、26.30%（覆冰245 min）,扭转角度分别增加10.4°（覆冰125 min）、16.2°（覆冰245 min）,冰形呈“沟壑”状.     

输电塔线体系风致覆冰脱落动力响应的研究

建立了两塔三线模型,采用数值实验研究了输电线路的动力特性和中跨覆冰导线发生舞动时覆冰脱落、覆冰不脱落这两种工况的输电塔线系统的动力响应特性,探讨了不同风速下二者响应的差异.计算模型考虑了输电线的初始变形和初始应力.分析结果表明,塔端不平衡张力和邻跨导线横向振幅都随着风速的增加而增大,舞动导致的覆冰脱落使邻跨导线横向振动频率大幅增加,竖向回弹高度相对减小,而中跨的竖向回弹高度和横向振幅分别增加了73.9%和57.7%左右.舞动导致的覆冰脱落对线路的影响不容忽视,在实际线路的设计中应加以特别的考虑.     

一种输电线路覆冰监测系统的设计

本文针对输电线路的覆冰问题,提出了一种输电线路导线覆冰在线监测系统的设计方案,并对该系统结构及主要子系统的构成和功能进行了阐述。     

等离子体改性PDMS表面的电源工况分析

配电网线路因低温恶劣环境存在覆冰问题,对供电系统可靠性产生重大危害,使用疏水薄膜或涂层能有效预防覆冰。高效低成本制备适配线路的疏水涂层是一个实用课题。利用He(Ar)/CH4/C4F8混合气体,等离子体改性聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备疏水表面,该表面可包裹线路外层提供疏水性能。研究放电电压等级、放电极间距、放电时间和放电频率对等离子体改性制备疏水表面的影响。利用COMSOL软件分析PDMS微通道电场强度分布,探究等离子体分布情况。基于仿真结果,设计实物实验,通过测量PDMS改性表面接触角、粗糙度和表面形貌成分,以及拍摄气体放电图像,验证与分析了各因素作用机理。最后,选择合适工况成功制备符合预期的PDMS疏水表面,并测试其具有良好稳定性。     

探讨对郴州输电线路冰灾的处理对策与措施

本文结合输电线路遭受破坏后出现的问题,提出了应从冰区划分、线路设计及改造、应急运行方式等方面采取对策和措施,以防止和减少严重覆冰对输电线路造成的破坏和影响。并针对此次电网大面积冰灾的特点提出了今后的研究重点,包括情监测及预警、杆塔破坏特性、线路设计参数及标准、防冰材料、除冰手段等建议从多几个环节开展全方位研究。     

输电线路防冰涂料研究现状

近年来覆冰的现象在世界各国频频发生,许多国家都曾因输电线路覆冰引发安全事故,带来了巨大的经济损失,因此输电线路防覆冰成为了世界性的研究热点。本文在大量阅读相关文献的基础上,对近年来各种输电线路的防覆冰涂料的研究情况作了总结和研究。首先简要介绍了研究输电线路防冰涂料的必要性;其次对各类防冰涂料的原理和方法进行了陈述,并剖析了各自的优缺点;最后,通过各种防冰涂料的优劣进行了对比总结,得出了"荷叶效应"型涂料对输电线路防冰具有良好的应用前景,并进行了展望。     

基于多历史覆冰过程的输电线路覆冰增长预测

应用粒子群优化(PSO)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法对各历史覆冰过程建立预测模型,利用皮尔逊相关系数法对历史覆冰过程进行相似性筛选,采用径向基神经网络(RBF)建立多历史覆冰过程的覆冰增长率预测模型.实例计算表明,与传统的单历史覆冰过程预测方法相比,基于多历史覆冰过程的输电线路覆冰增长预测具有更好的精度.     

一种电容式输电线路覆冰厚度检测装置的研究

针对电线路覆冰厚度在线检测在电路线路安全运行中这难题,提出了利用电容感应的方法进行模拟输电导线的覆冰厚度检测的监测方法;对模拟导线覆冰厚度传感器及其控制系统进行了设计研究,并对整套系统进行了低温覆冰检测实验,实验证明,利用该方法能很好的实现输电线路导线的模拟监测。     

基于BP神经网络的输电线路覆冰增长模型研究

分析了现有输电线路覆冰增长模型在预测中的不足以及神经网络对非线性映射变量表达的优越性,提出了一种基于Levenberg-Marquardt学习算法的BP神经网络的覆冰增长预测模型。通过实验获取的覆冰增长数据样本训练BP网络,利用收敛的网络进行输电线路覆冰增长的预测,仿真实验误差1mm以下的有7组数据,远高于对比模型makkonoe模型的3组,验证了模型有效性,对输电线路的覆冰研究和预防有重要意义。     

计及电网停电风险的输电线路动态融冰决策方法

电网发生大面积冰灾情况时,多条输电线路存在覆冰故障隐患,电网稳定运行受到严重威胁,需要提前制定输电线路融冰方案,合理安排融冰顺序。针对此问题,分析输电线路覆冰继续运行给电网带来的停电风险,将与待融冰输电线路相关联的变电站的电气主接线展开,将传统削负荷模型改进后应用于输电网与变电站主接线的组合网络,建立断路器可靠性模型,计算靠后融冰线路因继续运行的电网停电风险;利用计及风速及降雨影响的输电线路覆冰增长预测模型,计算输电线路的覆冰率,根据覆冰率门槛值确定待融冰线路集,基于覆冰严重度模型构建系统全局的覆冰指数指标;综合考虑电网停电风险及系统全局覆冰指数建立输电线路融冰紧迫度指标,动态更新待融冰线路并决策融冰顺序。最后,以IEEE RBTS系统进行算例分析,验证了所提方法的可行性与合理性。