输电线路舞动预警技术_梁允,刘善峰,卢明_9787519858230

本书总结分析了输电线路舞动危害、舞动机理、舞动分布特征和规律，阐述了输电线路覆冰、舞动气象影响因素及精细化气象要素预报技术，重点介绍了基于人工智能和大数据技术的线路覆冰、舞动预警模型和舞动预警系统研究及应用等内容。全书共九章，具体内容包含输电线路舞动概述、我国输电线路历史舞动规律及特点、输电线路覆冰、输电线路舞动影响因素试验与仿真、输电线路舞动气象因素精细化预报、基于数据挖掘的输电线路舞动预警、输电线路舞动监测技术、输电线路舞动预警系统实践和输电线路舞动预警案例分析。
本书可供从事输变电运行维护、技术管理、试验研究等工作的人员阅读使用，同时也可供输电线路防舞设备装置生产厂商的技术人员以及高等院校输电、电气专业的教师和学生参考使用。

前言
进入21 世纪，特高压交直流输电线路运营里程快速增加，实现了电能的远距离输送，为经济社会发展提供了能源保障。但是，作为电能输送的载体，超长距离的输电线路受气象因素的影响更加明显，灾害性气象现象给输电线路的稳定运行带来更大威胁。覆冰舞动是输电线路安全稳定运行的主要威胁之一，大范围的线路覆冰舞动事故，会造成严重的经济损失和社会影响。
输电线路覆冰舞动的产生和发展过程十分复杂。导致线路覆冰舞动的因素众多，不仅涉及气象要素、输电线路结构参数和地形因素，还可能包括许多其他随机因素，而目前的研究多是针对孤立参数进行分析，研究成果具有较大的局限性。同时，输电线路舞动已经不再是单纯的偶发现象，面临新的形势和挑战，现有的舞动预测预警技术在时效性、准确性和普适性方面都有待提升。通过系统分析影响输电线路舞动的主要参数，综合研究多参数、多因素对输电线路舞动的影响关系，是输电线路舞动预测预警技术的发展方向。
本书首先对我国有记录的150 多起（同一时间、同一地区发生的记为1 起）大范围输电线路舞动事故进行统计分析，总结线路舞动发生的时间、区域、地形和线路特点规律；在此基础上利用大数据分析和实验室仿真方法，对历史舞动数据进行深度挖掘，研究确定引发输电线路覆冰、舞动的主要气象要素；然后利用人工智能技术，研究建立输电线路舞动预测预警模型，完成输电线路舞动预测预警系统的开发，并在电网生产实践中加以应用。
本书由国网电力气象联合实验室（河南）高级工程师梁允、刘善峰和教授级高工卢明主编。其中，梁允负责第3 章编写及全书的统稿工作，刘善峰编写第6 章，教授级高工李哲编写第1 章，高级工程师刘莘昱编写第2 章，教授级高工卢明和工程师王津宇编写第4 章，教授级高工王磊和工程师李帅编写第5 章，教授级高工周岐岗、工程师杨磊编写第7 章，工程师苑司坤、高阳编写第8 章，工程师王超、崔晶晶编写第9 章。在开展相关数据分析、模型研究、系统开发过程中，得到了贺翔、耿俊成、陈岑等多位同志，以及河南省气象局魏璐、王丽、李伊吟等多位气象预报预测专业人士的大力支持。在开展生产实践过程中得到了吕中宾、刘泽辉、杨晓辉、魏建林、庞锴、张宇鹏等多位同志的大力支持，在此表示感谢！同时，也对致力于电网防灾减灾技术研究的同事、同仁表示敬意！
由于编者水平有限，书中不足或疏漏之处在所难免，技术上也可能存在需要完善之处，敬请读者批评指正。

目录
前言
第1 章输电线路舞动概述 · 1
1.1 输电线路舞动概念 1
1.2 输电线路舞动危害 1
1.2.1 对输电设备的危害· 2
1.2.2 对输电线路的危害· 2
1.2.3 对电网安全的危害· 2
1.3 输电线路舞动基础理论 3
1.3.1 输电线路舞动研究现状 3
1.3.2 Den Hartog 的垂直舞动理论 · 4
1.3.3 O.Nigol 的扭转舞动理论 7
1.3.4 其他舞动理论 · 9
第2 章我国输电线路历史舞动规律及特点 10
2.1 输电线路舞动地域分布特点 11
2.2 输电线路舞动季节特点 · 13
2.3 输电线路舞动地形特点 · 13
2.4 舞动的输电线路结构特点 · 14
2.4.1 输电线路走向规律 14
2.4.2 输电线路电压等级规律 · 15
2.4.3 输电线路分裂数规律 · 15
2.4.4 输电线路截面积规律 · 16
第3 章输电线路覆冰 19
3.1 影响覆冰的气象因素 · 19
3.1.1 空气温度 19
3.1.2 空气相对湿度 19
3.1.3 风速风向 20
3.2 覆冰形成机理 · 21
3.2.1 线路覆冰的热力学机理与模型 21
3.2.2 线路覆冰的流体力学机理与模型 22
3.3 覆冰的基础形态 · 23
3.3.1 覆冰的主要形式 23
3.3.2 覆冰常见形状 25
3.3.3 覆冰厚度 25
3.3.4 覆冰危害 26
3.4 输电线路覆冰增长试验 · 26
3.4.1 线路型号对覆冰增长的影响 27
3.4.2 环境参数对线路覆冰增长的影响 28
第4 章输电线路舞动影响因素试验与仿真 30
4.1 覆冰对输电线路气动失稳的影响 · 30
4.1.1 不同冰形的输电线路气动失稳特征 31
4.1.2 不同初凝角的输电线路气动失稳特征 40
4.1.3 不同冰形对输电线路舞动特性分析 43
4.2 线路结构参数对舞动特性的影响 · 49
4.2.1 档距对舞动特性的影响 49
4.2.2 分裂数对输电线路舞动特性的影响 55
4.3 风场变化对输电线路舞动特性的影响 · 56
4.3.1 稳定风场条件下的输电线路舞动特性 56
4.3.2 空间风场（微地形）条件下线路舞动特性 60
4.3.3 垂直风向对输电线路舞动特性影响 64
第5 章输电线路舞动气象因素精细化预报 71
5.1 数值预报概述 · 71
5.2 精细化气象要素预报 · 72
5.3 区域数值预报 · 73
5.3.1 技术方法 73
5.3.2 数值预报输出及检验 · 74
5.4 动力降尺度 · 75
5.4.1 技术方法 75
5.4.2 动力降尺度输出 76
5.4.3 数据资料和技术流程 · 76
5.5 预报产品自修正 · 77
5.5.1 气温和湿度订正技术 · 77
5.5.2 风速订正技术 79
第6 章基于数据挖掘的输电线路舞动预警 82
6.1 输电线路舞动预警思路 · 82
6.2 覆冰增长模型 · 83
6.2.1 覆冰参数化方案 83
6.2.2 参数化方案优化 86
6.2.3 覆冰形状的变化及厚度计算方法 · 89
6.3 冻雨预测模型 · 92
6.3.1 冻雨分布特征 92
6.3.2 机器学习算法对冻雨预报的作用 · 93
6.3.3 冻雨参数化方案构建及优化 · 97
6.4 输电线路舞动预警及优化 100
6.4.1 基于支持矢量机的区域舞动气象条件预警 102
6.4.2 基于Adaboost 集成学习算法的线路舞动预警 105
6.4.3 基于Bayes-Adaboost 方法的舞动预警 108
第7 章输电线路舞动监测技术 110
7.1 基于单目视觉测量的舞动监测技术 111
7.1.1 成像模型 112
7.1.2 标定方法 114
7.2 基于加速度传感器的舞动监测技术 115
7.2.1 加速度位移转换原理 116
7.2.2 三维位移矢量合成原理 118
7.3 基于IMU 的舞动监测技术 · 118
7.4 基于-OTDR 传感技术的舞动监测技术 120
7.4.1 光纤散射 120
7.4.2 瑞利散射 121
7.4.3 -OTDR 传感技术 122
7.5 其他舞动监测技术 · 127
7.5.1 基于GPS-RTK 技术的输电线路舞动监测技术 127
7.5.2 基于角度信息的舞动监测技术 128
7.5.3 简易观测法 129
7.5.4 摄像仪简单观测法 130
7.5.5 经纬仪观测法 131
第8 章输电线路舞动预警系统实践 133
8.1 系统方案 · 133
8.2 系统设计 · 134
8.2.1 设计原则 135
8.2.2 软件设计方案 136
8.2.3 硬件设计方案 139
8.2.4 信息通信与交互设计 141
8.2.5 信息安全防护 144
8.3 示范建设 · 145
8.3.1 数值预报结果 145
8.3.2 覆冰预警 146
8.3.3 冻雨预警 146
8.3.4 舞动预警 146
第9 章输电线路舞动预警案例分析 148
9.1 冻雨覆冰舞动跳闸案例 · 148
9.2 多条线路覆冰舞动案例 · 151
9.2.1 线路Ⅰ覆冰舞动案例 151
9.2.2 线路Ⅱ覆冰舞动案例 152
9.2.3 线路Ⅲ覆冰舞动案例 153
9.3 雨雪冰冻天气现场观测案例 · 154
9.3.1 现场观测Ⅰ组 154
9.3.2 现场观测Ⅱ组 156
9.3.3 现场观测Ⅲ组 157
9.4 大面积覆冰舞动案例 · 160
9.4.1 线路运行情况 160
9.4.2 气象特征分析 161
9.4.3 分析总结 162
参考文献 164

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