本書總結(jié)分析了輸電線路舞動危害、舞動機(jī)理、舞動分布特征和規(guī)律，闡述了輸電線路覆冰、舞動氣象影響因素及精細(xì)化氣象要素預(yù)報(bào)技術(shù)，重點(diǎn)介紹了基于人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的線路覆冰、舞動預(yù)警模型和舞動預(yù)警系統(tǒng)研究及應(yīng)用等內(nèi)容。全書共九章，具體內(nèi)容包含輸電線路舞動概述、我國輸電線路歷史舞動規(guī)律及特點(diǎn)、輸電線路覆冰、輸電線路舞動影響因素試驗(yàn)與仿真、輸電線路舞動氣象因素精細(xì)化預(yù)報(bào)、基于數(shù)據(jù)挖掘的輸電線路舞動預(yù)警、輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù)、輸電線路舞動預(yù)警系統(tǒng)實(shí)踐和輸電線路舞動預(yù)警案例分析。
本書可供從事輸變電運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)管理、試驗(yàn)研究等工作的人員閱讀使用，同時(shí)也可供輸電線路防舞設(shè)備裝置生產(chǎn)廠商的技術(shù)人員以及高等院校輸電、電氣專業(yè)的教師和學(xué)生參考使用。
研究分析了我國輸電線路舞動發(fā)生規(guī)律，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和人工智能方法，研究建立基于支持矢量機(jī)的區(qū)域舞動氣象條件預(yù)警模型，并給出了采用Adaboost集成學(xué)習(xí)算法、Bayes-Adaboost方法對線路舞動預(yù)警模型進(jìn)行升級、優(yōu)化的方法。
前言
進(jìn)入21 世紀(jì)，特高壓交直流輸電線路運(yùn)營里程快速增加，實(shí)現(xiàn)了電能的遠(yuǎn)距離輸送，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了能源保障。但是，作為電能輸送的載體，超長距離的輸電線路受氣象因素的影響更加明顯，災(zāi)害性氣象現(xiàn)象給輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行帶來更大威脅。覆冰舞動是輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要威脅之一，大范圍的線路覆冰舞動事故，會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。
輸電線路覆冰舞動的產(chǎn)生和發(fā)展過程十分復(fù)雜。導(dǎo)致線路覆冰舞動的因素眾多，不僅涉及氣象要素、輸電線路結(jié)構(gòu)參數(shù)和地形因素，還可能包括許多其他隨機(jī)因素，而目前的研究多是針對孤立參數(shù)進(jìn)行分析，研究成果具有較大的局限性。同時(shí)，輸電線路舞動已經(jīng)不再是單純的偶發(fā)現(xiàn)象，面臨新的形勢和挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的舞動預(yù)測預(yù)警技術(shù)在時(shí)效性、準(zhǔn)確性和普適性方面都有待提升。通過系統(tǒng)分析影響輸電線路舞動的主要參數(shù)，綜合研究多參數(shù)、多因素對輸電線路舞動的影響關(guān)系，是輸電線路舞動預(yù)測預(yù)警技術(shù)的發(fā)展方向。
本書首先對我國有記錄的150 多起（同一時(shí)間、同一地區(qū)發(fā)生的記為1 起）大范圍輸電線路舞動事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)線路舞動發(fā)生的時(shí)間、區(qū)域、地形和線路特點(diǎn)規(guī)律；在此基礎(chǔ)上利用大數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)室仿真方法，對歷史舞動數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，研究確定引發(fā)輸電線路覆冰、舞動的主要?dú)庀笠�；然后利用人工智能技術(shù)，研究建立輸電線路舞動預(yù)測預(yù)警模型，完成輸電線路舞動預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)，并在電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)踐中加以應(yīng)用。
本書由國網(wǎng)電力氣象聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（河南）高級工程師梁允、劉善峰和教授級高工盧明主編。其中，梁允負(fù)責(zé)第3 章編寫及全書的統(tǒng)稿工作，劉善峰編寫第6 章，教授級高工李哲編寫第1 章，高級工程師劉莘昱編寫第2 章，教授級高工盧明和工程師王津宇編寫第4 章，教授級高工王磊和工程師李帥編寫第5 章，教授級高工周岐崗、工程師楊磊編寫第7 章，工程師苑司坤、高陽編寫第8 章，工程師王超、崔晶晶編寫第9 章。在開展相關(guān)數(shù)據(jù)分析、模型研究、系統(tǒng)開發(fā)過程中，得到了賀翔、耿俊成、陳岑等多位同志，以及河南省氣象局魏璐、王麗、李伊吟等多位氣象預(yù)報(bào)預(yù)測專業(yè)人士的大力支持。在開展生產(chǎn)實(shí)踐過程中得到了呂中賓、劉澤輝、楊曉輝、魏建林、龐鍇、張宇鵬等多位同志的大力支持，在此表示感謝！同時(shí)，也對致力于電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究的同事、同仁表示敬意！
由于編者水平有限，書中不足或疏漏之處在所難免，技術(shù)上也可能存在需要完善之處，敬請讀者批評指正。
劉善峰，國網(wǎng)河南省電力科學(xué)研究院狀態(tài)評價(jià)中心高工，多年來主要從事輸電線路舞動研究工作，曾參與編寫《輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù)》《Q／GDW 555-2010 輸電線路導(dǎo)線舞動監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》等。,梁允，國網(wǎng)河南省電力科學(xué)研究院狀態(tài)評價(jià)中心高工，多年來主要從事輸電線路舞動研究工作，曾參與編寫《輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù)》《Q／GDW 555-2010 輸電線路導(dǎo)線舞動監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》等。,姚德貴，國網(wǎng)河南省電力科學(xué)研究院狀態(tài)評價(jià)中心主任，多年來主要從事輸電線路預(yù)警工作，曾參與編寫《輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù)》《Q／GDW 555-2010 輸電線路導(dǎo)線舞動監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》等。
目錄
前言
第1 章 輸電線路舞動概述 · 1
1.1 輸電線路舞動概念 1
1.2 輸電線路舞動危害 1
1.2.1 對輸電設(shè)備的危害· 2
1.2.2 對輸電線路的危害· 2
1.2.3 對電網(wǎng)安全的危害· 2
1.3 輸電線路舞動基礎(chǔ)理論 3
1.3.1 輸電線路舞動研究現(xiàn)狀 3
1.3.2 Den Hartog 的垂直舞動理論 · 4
1.3.3 O.Nigol 的扭轉(zhuǎn)舞動理論 7
1.3.4 其他舞動理論 · 9
第2 章 我國輸電線路歷史舞動規(guī)律及特點(diǎn) 10
2.1 輸電線路舞動地域分布特點(diǎn) 11
2.2 輸電線路舞動季節(jié)特點(diǎn) · 13
2.3 輸電線路舞動地形特點(diǎn) · 13
2.4 舞動的輸電線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn) · 14
2.4.1 輸電線路走向規(guī)律 14
2.4.2 輸電線路電壓等級規(guī)律 · 15
2.4.3 輸電線路分裂數(shù)規(guī)律 · 15
2.4.4 輸電線路截面積規(guī)律 · 16
第3 章 輸電線路覆冰 19
3.1 影響覆冰的氣象因素 · 19
3.1.1 空氣溫度 19
3.1.2 空氣相對濕度 19
3.1.3 風(fēng)速風(fēng)向 20
3.2 覆冰形成機(jī)理 · 21
3.2.1 線路覆冰的熱力學(xué)機(jī)理與模型 21
3.2.2 線路覆冰的流體力學(xué)機(jī)理與模型 22
3.3 覆冰的基礎(chǔ)形態(tài) · 23
3.3.1 覆冰的主要形式 23
3.3.2 覆冰常見形狀 25
3.3.3 覆冰厚度 25
3.3.4 覆冰危害 26
3.4 輸電線路覆冰增長試驗(yàn) · 26
3.4.1 線路型號對覆冰增長的影響 27
3.4.2 環(huán)境參數(shù)對線路覆冰增長的影響 28
第4 章 輸電線路舞動影響因素試驗(yàn)與仿真 30
4.1 覆冰對輸電線路氣動失穩(wěn)的影響 · 30
4.1.1 不同冰形的輸電線路氣動失穩(wěn)特征 31
4.1.2 不同初凝角的輸電線路氣動失穩(wěn)特征 40
4.1.3 不同冰形對輸電線路舞動特性分析 43
4.2 線路結(jié)構(gòu)參數(shù)對舞動特性的影響 · 49
4.2.1 檔距對舞動特性的影響 49
4.2.2 分裂數(shù)對輸電線路舞動特性的影響 55
4.3 風(fēng)場變化對輸電線路舞動特性的影響 · 56
4.3.1 穩(wěn)定風(fēng)場條件下的輸電線路舞動特性 56
4.3.2 空間風(fēng)場（微地形）條件下線路舞動特性 60
4.3.3 垂直風(fēng)向?qū)旊娋�路舞動特性影響 64
第5 章 輸電線路舞動氣象因素精細(xì)化預(yù)報(bào) 71
5.1 數(shù)值預(yù)報(bào)概述 · 71
5.2 精細(xì)化氣象要素預(yù)報(bào) · 72
5.3 區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào) · 73
5.3.1 技術(shù)方法 73
5.3.2 數(shù)值預(yù)報(bào)輸出及檢驗(yàn) · 74
5.4 動力降尺度 · 75
5.4.1 技術(shù)方法 75
5.4.2 動力降尺度輸出 76
5.4.3 數(shù)據(jù)資料和技術(shù)流程 · 76
5.5 預(yù)報(bào)產(chǎn)品自修正 · 77
5.5.1 氣溫和濕度訂正技術(shù) · 77
5.5.2 風(fēng)速訂正技術(shù) 79
第6 章 基于數(shù)據(jù)挖掘的輸電線路舞動預(yù)警 82
6.1 輸電線路舞動預(yù)警思路 · 82
6.2 覆冰增長模型 · 83
6.2.1 覆冰參數(shù)化方案 83
6.2.2 參數(shù)化方案優(yōu)化 86
6.2.3 覆冰形狀的變化及厚度計(jì)算方法 · 89
6.3 凍雨預(yù)測模型 · 92
6.3.1 凍雨分布特征 92
6.3.2 機(jī)器學(xué)習(xí)算法對凍雨預(yù)報(bào)的作用 · 93
6.3.3 凍雨參數(shù)化方案構(gòu)建及優(yōu)化 · 97
6.4 輸電線路舞動預(yù)警及優(yōu)化 100
6.4.1 基于支持矢量機(jī)的區(qū)域舞動氣象條件預(yù)警 102
6.4.2 基于Adaboost 集成學(xué)習(xí)算法的線路舞動預(yù)警 105
6.4.3 基于Bayes-Adaboost 方法的舞動預(yù)警 108
第7 章 輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù) 110
7.1 基于單目視覺測量的舞動監(jiān)測技術(shù) 111
7.1.1 成像模型 112
7.1.2 標(biāo)定方法 114
7.2 基于加速度傳感器的舞動監(jiān)測技術(shù) 115
7.2.1 加速度位移轉(zhuǎn)換原理 116
7.2.2 三維位移矢量合成原理 118
7.3 基于IMU 的舞動監(jiān)測技術(shù) · 118
7.4 基于-OTDR 傳感技術(shù)的舞動監(jiān)測技術(shù) 120
7.4.1 光纖散射 120
7.4.2 瑞利散射 121
7.4.3 -OTDR 傳感技術(shù) 122
7.5 其他舞動監(jiān)測技術(shù) · 127
7.5.1 基于GPS-RTK 技術(shù)的輸電線路舞動監(jiān)測技術(shù) 127
7.5.2 基于角度信息的舞動監(jiān)測技術(shù) 128
7.5.3 簡易觀測法 129
7.5.4 攝像儀簡單觀測法 130
7.5.5 經(jīng)緯儀觀測法 131
第8 章 輸電線路舞動預(yù)警系統(tǒng)實(shí)踐 133
8.1 系統(tǒng)方案 · 133
8.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) · 134
8.2.1 設(shè)計(jì)原則 135
8.2.2 軟件設(shè)計(jì)方案 136
8.2.3 硬件設(shè)計(jì)方案 139
8.2.4 信息通信與交互設(shè)計(jì) 141
8.2.5 信息安全防護(hù) 144
8.3 示范建設(shè) · 145
8.3.1 數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果 145
8.3.2 覆冰預(yù)警 146
8.3.3 凍雨預(yù)警 146
8.3.4 舞動預(yù)警 146
第9 章 輸電線路舞動預(yù)警案例分析 148
9.1 凍雨覆冰舞動跳閘案例 · 148
9.2 多條線路覆冰舞動案例 · 151
9.2.1 線路Ⅰ覆冰舞動案例 151
9.2.2 線路Ⅱ覆冰舞動案例 152
9.2.3 線路Ⅲ覆冰舞動案例 153
9.3 雨雪冰凍天氣現(xiàn)場觀測案例 · 154
9.3.1 現(xiàn)場觀測Ⅰ組 154
9.3.2 現(xiàn)場觀測Ⅱ組 156
9.3.3 現(xiàn)場觀測Ⅲ組 157
9.4 大面積覆冰舞動案例 · 160
9.4.1 線路運(yùn)行情況 160
9.4.2 氣象特征分析 161
9.4.3 分析總結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 164
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