覆冰导线融冰计算模型

以覆冰导线为研究对象,根据热平衡方程,建立焦耳热融冰的数学模型。介绍导线覆冰的基本理论,以冰筒直径、冰平均密度以及冰表面平均温度作为融冰模型的输入,提出融冰临界电流这一决定融冰能否进行的指标。用Visual Basic和Visual Fortran混合编程编写计算融冰时间的可视化程序,输入相关气象参数、结冰时间、电阻以及电流即可计算融冰时间。把程序计算结果与加拿大魁北克大学冰风洞中实验结果进行对比,结果表明:计算值与实验值的最大相对误差不超过10%,验证了模型的正确性;该模型可用于导线融冰装置融冰时间和电流的计算。     

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。     

嵌入制热材料的自制热导线防冰

为了解决现有高压输电线路防冰技术的不足,提出了一种能实现防冰功能的自制热导线设计方法,简要介绍了其防冰的原理.根据传热学分析了导线传热机理,并对覆冰环境进行热平衡分析,建立了导线温度场方程,提出了自制热导线临界防冰电压计算式.应用有限元分析软件对自制热导线进行热学稳态仿真,结果验证了导线温度场方程和临界防冰电压计算式的正确性.研究了环境对导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的影响规律.结果表明:风速和环境温度是影响导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的主要因素.     

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。     

覆冰导线舞动的机理分析及动态模拟

覆冰导线由于风载而造成的舞动，严重地威胁着输电线路的安全运行。本文建立了覆冰导线的运动方程，求出其数值解，拟合出空气动力系数曲线，得到比较完全的覆冰导线运动稳定性判据，讨论了失谐摆抑制舞动的可能性，并用Ｃ语言在ＰＣ机上开发出一套导线舞动的仿真系统，对我国跨越汉水的中山口大跨越输电线路作了具体的分析与计算。     

超/特高压输电线路带电直流融冰方法

为了解决架空线路传统融冰方法需停电作业的问题,对采用分裂导线的超/特高压输电线路提出一种带电直流融冰方法,并进行现场试验验证。以二分裂导线和绝缘间隔棒架设的超高压输电线路为研究对象,利用ATP软件建立融冰电路的仿真模型,分析融冰电源的获取途径、安装位置和功率选取问题,以及融冰段内的直流电流对外部电路的影响。研究结果表明:三相桥式半控(全控)整流和直流发电机是获取融冰电源的有效途径;直流融冰电源装置安装在融冰区段中间位置最理想;融冰段内的直流电流不会流出融冰回路,对融冰区段外部线路电压和电流幅值及波形不产生任何影响,确保融冰线路在带负荷融冰过程中的正常、稳定运行,克服现有融冰方法中不能带电融冰的局限性。     

输电导线覆冰生长及影响因素数值分析模型

针对现有输电线路覆冰生长模型仅注重覆冰生长量、难于准确预测覆冰形貌的问题,建立了输电导线局部冰层增长计算模型。采用空气动力学方程求解覆冰导线周围气流场参数、覆冰表面对流换热系数,进而采用欧拉二相流模型计算覆冰导线表面过冷却液滴碰撞系数;建立包含液滴碰撞、溢流、蒸发、升华等因素的质量平衡方程,基于此方程推导出计算对象热量平衡方程,并采用多级假设、一维搜索求解方程中多个未知量,得出各单元的冻结系数和覆冰质量。算例表明:局部碰撞系数及碰撞区域随风速的提高快速增大,覆冰量相应增大;而环境温度及导线电流的增加使得溢流水出现,覆冰类型由雾凇向雨凇过渡;模型所得覆冰形貌和覆冰量与已有实验结果基本相符,计算结果满足电力系统工程需要。     

基于曲梁理论的覆冰分裂导线舞动非线性动力分析

基于空间曲梁理论的应变-位移关系，建立了具有三个平动自由度和一个转角自由度的覆冰分裂导线舞动分析混合模型. 考虑覆冰导线所受空气动力的非线性和导线大幅运动的几何非线性，利用虚功原理建立覆冰分裂导线的非线性动力学方程. 采用振型叠加法将方程变换到振型空间中，并使用时间积分算法求解. 然后通过数值计算对单元无关性进行了检验，分析单元数量对覆冰导线前六阶频率的影响；此外研究了模态收敛性，分析模态截断对舞动响应的影响；最后分析了气动力对结构频率的影响. 研究结果表明，气动力对分裂导线的扭转频率有较大的影响，这准确地反映了输电线路的动态特性；另外，覆冰分裂导线混合模型用于输电线的舞动分析时具有可靠的精度，说明该混合模型可以预测输电线路的实际舞动响应，便于后续控制设计的实施.     

覆冰导线舞动数值仿真分析

利用ABAQUS有限元分析软件,通过欧拉梁单元的自由度释放和设置材料为不可压缩,模拟得到具有扭转自由度的覆冰导线的索单元,进一步利用用户自定义单元模拟覆冰导线所受的阻力、升力和扭矩空气动力载荷,分析了覆冰导线的舞动现象,并通过覆冰单导线与覆冰双分裂导线舞动模拟算例验证了方法的正确性。模拟研究了覆冰初始攻角、线路档距和导线初始张力等因素对覆冰导线舞动的影响规律。所得结果对覆冰导线舞动和防舞技术的研究具有一定的参考价值。     

自然条件下输电线路导线覆冰增长特性

输电线路导线覆冰严重威胁着电网安全运行.导线覆冰过程复杂,影响因素众多,对其覆冰增长规律的准确掌握是建立并优化导线覆冰数值计算模型的基础.从自然覆冰试验出发,依托雪峰山自然覆冰试验基地对不同种类的导线进行了自然覆冰观测试验,研究了导线直径、导线表面处理情况、覆冰类型及导线扭转对导线覆冰增长过程的影响.通过导线表面水滴碰撞系数的计算分析了不同直径导线覆冰的差异性.研究结果表明:自然环境条件下,风速对导线雾凇覆冰冰形起决定性作用,覆冰主要在导线迎风面(横向迎风侧)累积,而背风侧和纵向覆冰较少.覆冰厚度随时间非线性增长,导线直径越小,覆冰厚度增长越快.导线扭转使得导线背风侧向迎风侧转变,覆冰厚度增长速率加快.雨凇覆冰时,除迎风侧翼型覆冰外,导线下方易冻结形成冰棱,使得冰形结构更为复杂.     

Expert System for Icing Prediction and Ice Melting Control

Atmospheric icing may have a great impact on the overall design and safety naming of power transmission lines or railway contact wires. For engineers attempting to determine ice loads to a specific area, knowledge of historical ice events and ice type for that area would be extremely valuable information. However, there is no systematic ice accretion database that can be used to help enginers.The prolonged 2008 ice storm of central and southern China caused extensive damage to the electrical installations and railway contact wires. As a result, the transmission provider of the state has deployed substantial efforts to mitigate the effects of future ice storms. This paper describes the development of a knowledge-based decision support system for icing prediction and melting control strategy. The knowledge acquisition process is conducted based on the experimental and theoretical research. The system can predict if icing presents in the current condition, and estimate the passible king types based on the meteorological parameters such as air temperature, relative humidity, wind speed, which are obtained by correspooding sensors. When icing presents, then the system will make a melting decision using the heat generated by the currents flowing in the wires based on the melting algorithm. Simultaneously the ice scene is monitored for security by real-time videos. This system can be used in power transmission lines or railway contact wires.     

高压直流融冰的地线节能改造研究

为了配合输电线路架空地线直流融冰和减小架空地线的电能损耗,提出了架空地线绝缘化改造的方法;为了精确评估节能改造效果,提出了分段、分型号的实用的工程计算方法。PSCAD程序可以精确地计算出架空地线与输电线路耦合后的阻抗矩阵,提高了数值计算的精确度,并用PSCAD程序仿真了绝缘化改造后不同接地方式下的入地电流值,仿真结果证明了该节能措施的有效性。     

新型板式蓄冰设备蓄冰融冰规律研究

以一新型板式蓄冰设备为研究对象,建立其有限元数值模型,利用现有的实验数据对模型进行了验证．利用模型模拟分析了相变融冰与蓄冰规律,结果表明融冰与蓄冰过程都是在一定的温度范围内完成的,且靠近板内壁面处水或冰的温度比其余各点变化更快．在此基础上提出了间歇蓄冰方式,并与连续蓄冰方式进行了对比分析．研究发现,采用间歇蓄冰方式可减少冷水机组和泵的实际运行时间,降低纯蓄冰过程的能耗．     

2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究—基于天气研究和预报（WRF）模式耦合电线积冰预报系统

电线积冰事故对国民经济危害巨大,急需电线积冰厚度的预报产品。利用耦合了欧洲导线覆冰预报系统的WRF模式,在考虑了覆冰融化的基础上,对2008年1~2月贵州省凝冻天气期间的电线覆冰厚度进行了模拟研究,研究结果表明：WRF模式模拟的气象要素与观测值较为接近,可用模拟的气象场对贵州省导线覆冰进行模拟;模拟站点覆冰厚度的时间变化特征与观测结果非常接近,区域覆冰厚度的时空变化可分为4个阶段：覆冰初步形成期、持续期、加重期及融化期。对比观测站点的覆冰记录,模拟基本重现2008年1~2月贵州省导线覆冰的变化过程;模拟的区域覆冰极值厚度分布也与观测值的相关系数达到0.6,通过了0.01的信度检验。总的来说,该系统能对覆冰的发生、发展及进程进行较为准确的预报,对输电线路上的冰冻灾害防治具有重要意义。     

基于故障树分析法的架空绝缘地线掉线原因分析

输电线路作为电力系统的重要组成部分,其可靠程度将直接影响到电力系统的运行可靠性.架空输电线路绝缘地线兼有防雷保护、通信和融冰等作用,绝缘地线的运行状态对电力系统的可靠性起着至关重要的作用.本文分析了可能导致架空输电线路绝缘地线掉线的原因,建立了以绝缘地线掉线为顶事件的故障树,并对故障树进行了定性分析.     

冰面波的数值模拟(英文)

在北极地震探险遇到的许多问题中,冰面波噪声在浮冰的观测记录的地震资料中往往是一个严重的问题.由于调查北极地区的试验费用高昂,模拟冰面波是一个较好的办法去研究其本质,进而发展新的技术来减轻这个强大的相干噪声.我们应用弹性有限差模拟不同的速度模型,这些模型代表涉及浮冰的各种近地表条件.     

冰蓄冷柜式空调系统的充冷过程模拟

分析了多室内蒸发器的冰蓄冷柜式空调系统的流程和性能优点 ,建立了蓄冰槽充冷过程的数学物理模型 ,对换热管的每一个管段 ,根据热阻网络建立了描述其换热过程的差分方程组 .对方程组的求解得到了系统充冷过程的描述 ,揭示了该系统在制冰充冷过程中各参数之间的耦合关系和变化规律 .通过对蓄冰槽的充冷过程的模拟计算 ,可以看出在制冷剂干度超过 0 .6时 ,干度的增加将显著降低管内换热系数 ,从而明显地延缓充冷过程 .因此 ,可采用在制冰的中间过程中调换制冷剂的入口和出口来增加管外结冰的均匀性和提高结冰过程的性能 .此外 ,适当降低带蒸发器蓄冰槽的蓄冰率是合宜的     

Estimation of components of energy balance on drifting ice over Arctic Ocean

Estimation and simulation were carried out for the components of ice-surface energy balance and tur bulent exchange parameters using the flux-profile method and the sinple biosphere model version 2 (SiB2, hereinafter) respectively based on the measured results for the atmosphere in the near-ice-surface layer, which were observed by the First Arctic Scientific Expedition of China in August, 1999 at a joint ice-research station (75°02′N, 160°51′W) on the drifting ice of Arctic Ocean. Evidence suggests that during the melting period of drifting ice the sum of the ice-released sensible heat and effective melting-consumed heat is greater than the net ice-absorbed radiation on the surface, with the excess heat coming via heat conduction from the deep layers of the ice mass. The simulated net radiation is systematical lv 18% greater than the measured results, while the simulated sensible heat flux is systematically 3% lower than the measured ones; and the simulated ice-surface heat flux differs noticeably from its calculation. Hence, we see that al though the measured sequences are short, the simulations of net radiation and sensible heat fluxes by the SiB2 model are comparatively good, the simulation of other forms of fluxes still needs to be improved.     

电网冰凌灾害的供电不间歇智能防控

消除输电线路覆冰是目前电力系统中亟待解决的技术难点.文中提出一种输电线冰棱灾害的供电不间歇智能防控系统.该系统基于图像信息识别采用高低通分流、正弦脉宽调制（SPWM）控制逆变、高频电流热融和电致机械震荡等技术,能够产生频率与幅值可调的高频融冰电流;同时,利用三相输电线路中融冰电流相位的交替变化,使输电线路产生一定幅度的震荡来加速冰凌的破碎和脱落.实验表明,该系统在不改变除冰区域电力输配技术标准和运行工况的前提下,能够有效地加速输电线路除冰过程.