輸配電線路參數測量理論、方法與應用

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 輸配電線路參數測量概述 1

1.2 輸配電線路參數測量研究現狀 2

1.2.1 理論計算方法 2

1.2.2 基于集中參數模型的輸配電線路參數測量方法 3

1.2.3 基于分布參數模型的輸配電線路參數測量方法 3

1.2.4 基于智能優(yōu)化方法的輸配電線路參數測量方法 4

1.2.5 不換位輸配電線路參數測量方法 4

1.2.6 基于PMU 的輸配電線路參數測量方法 5

1.2.7 T 型接線輸配電線路參數測量方法 5

1.2.8 基于諧波分量的輸配電線路電容參數測量方法 5

1.2.9 強干擾環(huán)境下輸配電線路參數抗干擾測量方法 6

1.3 本書主要內容 8

1.3.1 測量理論和方法 8

1.3.2 測量裝置 9

1.3.3 工程應用 9

第2章 傳統(tǒng)的輸配電線路參數測量方法及改進 10

2.1 傳統(tǒng)的輸配電線路參數測量方法 10

2.1.1 正序阻抗測量 10

2.1.2 正序電納測量 11

2.1.3 零序阻抗測量 13

2.1.4 零序電納測量 14

2.1.5 零序互阻抗測量 15

2.1.6 零序互電容測量 15

2.2 傳統(tǒng)的輸配電線路零序阻抗參數測量方法分析 16

2.2.1 傳統(tǒng)的零序自阻抗測量方法存在的問題 16

2.2.2 傳統(tǒng)的零序互阻抗測量方法存在的問題 18

2.3 現有測量方法的改進 19

2.3.1 正確測量電壓和計算零序自阻抗幅值的方法 19

2.3.2 正確測量零序自電阻和零序自電抗的方法 20

2.4 小結 21

第3章 基于集中參數模型的輸配電線路參數帶電測量 22

3.1 輸配電線路正序參數帶電測量方法 22

3.2 輸配電線路零序參數帶電測量方法 23

3.2.1 代數方程模型及其求解方法 23

3.2.2 微分方程模型及差分求解法 25

3.2.3 微分方程的積分求解方法 28

3.3 考慮線路電容電流的互感線路零序參數測量模型 29

3.4 平行同塔雙回互感線路參數帶電測量方法 30

3.5 利用線路兩端電流的互感線路參數帶電測量方法 32

3.6 帶電測量方法仿真 36

3.6.1 任意長度線路不考慮電容電流補償時的MATLAB 數字仿真 36

3.6.2 任意長度線路考慮電容電流補償時的MATLAB 數字仿真 37

3.6.3 平行雙回線路考慮電容電流補償時的MATLAB 數字仿真 37

3.7 小結 38

第4章 利用工頻干擾的輸配電線路零序參數測量 39

4.1 干擾法的理論基礎 39

4.2 利用工頻干擾的輸配電線路零序阻抗參數測量方法 42

4.2.1 代數方程法 42

4.2.2 微分方程法 43

4.2.3 積分方程法 44

4.3 利用工頻干擾的輸配電線路零序電容參數模型與求解方法 45

4.3.1 代數方程法 46

4.3.2 微分方程法 46

4.3.3 積分方程法 47

4.4 利用工頻干擾的互感線路零序阻抗參數模型與求解方法 48

4.4.1 代數方程法 48

4.4.2 微分方程法 50

4.4.3 積分方程法 53

4.5 利用工頻干擾的輸配電線路零序參數測量方法仿真 53

4.5.1 利用工頻干擾的輸配電線路零序電容測量方法仿真 53

4.5.2 利用工頻干擾的互感輸配電線路零序阻抗測量方法仿真 54

4.6 工頻干擾法在輸配電線路零序參數測量中的應用 58

4.6.1 測試線路基本情況 58

4.6.2 互感線路帶電測量方案 58

4.6.3 用干擾法實測零序阻抗與零序電容 59

4.6.4 傳統(tǒng)停電方法測量線路參數結果 59

4.6.5 干擾法測量線路參數結果 59

4.6.6 干擾法測量結果與傳統(tǒng)停電方法測量結果的對比 61

4.6.7 對線路參數測量結果的分析 62

4.7 小結 63

第5章 T 型接線輸配電線路參數測量 64

5.1 T 型接線輸配電線路參數測量方法 64

5.1.1 T 型接線輸配電線路零序參數測量方法 64

5.1.2 T 型接線輸配電線路正序參數測量方法 72

5.2 含T 型接線的互感線路零序阻抗參數帶電測量方法 74

5.2.1 代數方程法 75

5.2.2 微分方程法 76

5.2.3 積分方程法 80

5.3 T 型接線線路參數測量方法仿真 81

5.3.1 T 型接線線路零序阻抗參數帶電測量方法仿真 81

5.3.2 T 型接線線路零序阻抗參數停電測量方法仿真 83

5.3.3 T 型接線輸配電線路零序電容參數停電測量方法仿真 84

5.3.4 T 型接線輸配電線路正序阻抗參數停電測量方法仿真 85

5.3.5 T 型接線輸配電線路正序電容參數停電測量方法仿真 87

5.4 含T 型接線的互感線路參數測量方法仿真 88

5.4.1 代數法仿真模型及結果 88

5.4.2 微分法仿真模型及結果 89

5.5 小結 93

第6章 基于諧波分量的輸配電線路電容參數測量 94

6.1 傳統(tǒng)單回不換位輸配電線路電容測量方法 94

6.2 基于諧波分量的單回不換位輸配電線路電容測量方法 96

6.2.1 飽和變壓器的諧波產生原理分析 96

6.2.2 基于三次諧波分量的電容測量方法 97

6.3 基于三次諧波分量的單回不換位輸配電線路電容仿真測量 98

6.4 220kV 洋洛Ⅰ線電容參數實地測量 100

6.5 小結 104

第7章 基于分布參數模型的超/特高壓輸電線路參數測量 105

7.1 單回超/特高壓輸電線路參數測量方法 105

7.1.1 單回超/特高壓輸電線路正序參數測量方法 105

7.1.2 單回超/特高壓輸電線路零序參數測量方法 106

7.1.3 仿真分析 107

7.2 同塔雙回超/特高壓輸電線路參數測量方法 109

7.2.1 同塔雙回超/特高壓輸電線路零序自參數不相同的測量方法 109

7.2.2 同塔雙回超/特高壓輸電線路零序自參數相同的測量方法 113

7.2.3 仿真分析 115

7.3 雙回部分同塔輸電線路參數測量方法 122

7.3.1 雙回共一端部分同塔輸電線路零序參數測量方法 122

7.3.2 雙回不共端部分同塔輸電線路零序參數測量方法 128

7.3.3 仿真分析 134

7.4 混壓雙回混合長度超/特高壓輸電線路參數測量方法 145

7.4.1 測量原理 145

7.4.2 仿真分析 149

7.5 同塔三回超/特高壓輸電線路工頻參數測量方法 151

7.5.1 測量原理 151

7.5.2 仿真分析 156

7.6 同塔四回超/特高壓輸電線路參數測量方法 162

7.6.1 同壓同塔四回超/特高壓輸電線路參數測量方法 162

7.6.2 混壓同塔四回超/特高壓輸電線路參數測量方法 168

7.6.3 仿真分析 174

7.7 雙極直流輸電線路參數測量方法 183

7.7.1 測量原理 183

7.7.2 特高壓直流輸電線路正序(線模)參數測量 185

7.7.3 特高壓直流輸電線路零序(地模)參數測量 186

7.7.4 仿真分析 187

7.8 混壓雙極直流輸電線路零序參數測量方法 190

7.8.1 測量原理 190

7.8.2 仿真分析 196

7.9 小結 200

第8章 基于粒子群優(yōu)化方法的輸配電線路參數測量 201

8.1 粒子群算法的基本原理 201

8.2 帶慣性權重的粒子群算法 201

8.3 帶收縮因子的粒子群算法 202

8.4 基于粒子群優(yōu)化方法的輸配電線路參數測量方法 202

8.5 數值仿真 207

8.5.1 單回超/特高壓交流線路零序參數測量 207

8.5.2 雙回超/特高壓交流線路零序參數測量 209

8.5.3 雙回雙極超高壓直流線路零序參數測量 212

8.6 小結 213

第9章 基于異頻法的輸配電線路零序參數帶電測量 214

9.1 傳統(tǒng)異頻法測量輸配電線路零序阻抗的誤差分析 214

9.2 測量輸配電線路零序阻抗的新型異頻測量方法 216

9.2.1 新型異頻法測量原理 216

9.2.2 基于加漢明窗的FFT 高精度諧波檢測改進算法 217

9.3 新型異頻法測量輸配電線路零序參數的仿真分析 218

9.3.1 三回互感線路零序阻抗的MATLAB 仿真 218

9.3.2 同塔四回輸配電線路零序阻抗的PSCAD 仿真 222

9.4 新型異頻法在輸配電線路參數測量中的應用 227

9.4.1 測量線路的基本情況 227

9.4.2 線路參數測量結果 228

9.5 小結 230

第10章 不換位輸配電線路參數測量 231

10.1 單回不換位輸配電線路參數測量方法 231

10.1.1 無干擾環(huán)境下單回不換位輸配電線路停電測量方法 231

10.1.2 無干擾環(huán)境下單回不換位輸配電線路帶電測量方法 234

10.1.3 干擾環(huán)境下單回不換位輸配電線路停電測量方法 234

10.2 單回不換位輸配電線路PSCAD 仿真結果對比分析 235

10.2.1 無干擾時停電測量方法仿真 236

10.2.2 無干擾時帶電測量方法仿真 238

10.2.3 基于增量法的抗干擾測量仿真 238

10.3 同塔雙回不換位輸配電線路參數測量方法 240

10.3.1 無干擾環(huán)境下同塔雙回不換位輸配電線路參數停電測量方法 242

10.3.2 無干擾環(huán)境下同塔雙回不換位輸配電線路參數帶電測量方法 244

10.3.3 干擾環(huán)境下同塔雙回不換位輸配電線路參數停電測量方法 244

10.4 左右對稱雙回不換位輸配電線路PSCAD 仿真結果對比分析 244

10.4.1 無干擾時停電測量方法仿真 245

10.4.2 無干擾時帶電測量方法仿真 246

10.4.3 基于增量法的抗干擾測量仿真 247

10.5 同塔四回不換位輸配電線路參數測量方法 249

10.5.1 同塔四回不換位輸配電線路模型分析 249

10.5.2 測量原理 249

10.5.3 同塔四回不換位輸配電線路參數測量方法 254

10.6 基于分布參數模型的不換位輸電線路相參數測量方法 260

10.6.1 不換位輸電線路相參數測量方法 260

10.6.2 不換位輸電線路相參數測量方法仿真 265

10.7 不換位T 型輸配電線路參數測量方法 269

10.7.1 不換位T 型輸配電線路參數測量原理 269

10.7.2 Levenberg-Marquardt 優(yōu)化算法 272

10.7.3 不換位T 型輸配電線路參數仿真 273

10.8 小結 276

第11章 基于PMU 的輸配電線路參數測量 278

11.1 PMU 簡介 278

11.1.1 PMU 裝置原理 278

11.1.2 PMU 裝置結構 278

11.1.2100433B

《輸配電線路參數測量理論、方法與應用》系統(tǒng)地闡述了輸配電線路參數測量理論、方法和工程應用，內容包括基于集中參數模型的參數帶電測量方法，基于工頻干擾的零序參數測量方法，T型接線線路參數測量方法，基于諧波分量的電容參數測量方法，基于分布參數模型的交（直）流線路參數測量方法，基于粒子群優(yōu)化方法的參數測量方法，基于異頻法的參數測量方法，不換位線路參數測量方法，基于PMU的參數測量方法，線路參數抗干擾測量方法等。給出了詳細的測量原理、測量方法、數字仿真、測量裝置設計與軟件開發(fā)以及各種應用實例。

高速視頻測量是以非接觸的形式獲取高速運動目標的海量影像序列數據，并根據近景攝影測量理論和方法分析每張或每對像片中物體目標點的三維空間坐標變化，以確定物體的整體運動狀態(tài)，具有非接觸、三維測量和密集測量的優(yōu)勢，已廣泛應用于土木工程、材料測試、考古學、航空學和工業(yè)制造等領域。本書通過理論方法、軟硬件系統(tǒng)和工程應用三篇詳細介紹了高速視頻測量的原理與技術方法及其在土木工程中的應用，從原理以及實際應用的角度給出相應的高速視頻測量解決方法。

《地球觀測與導航技術叢書》編寫說明

序

前言

第1章 概論 1

1.1 高速視頻測量的定義 1

1.2 高速視頻測量的發(fā)展 2

1.3 高速視頻測量的用途 5

1.4 高速視頻測量的國內外研究現狀 7

1.4.1 高速視頻測量技術的國內外研究現狀 7

1.4.2 高速視頻測量應用的國內外研究現狀 10

1.5 高速視頻測量的關鍵問題 13

第一篇 理論方法

第2章 高速視頻測量理論 17

2.1 高速視頻測量原理 17

2.1.1 高速視頻測量傳感網絡構建原理 17

2.1.2 高速視頻測量海量影像序列處理原理 21

2.2 高速視頻測量坐標系 23

2.2.1 高速視頻測量像素坐標系 23

2.2.2 高速視頻測量像平面坐標系 23

2.2.3 高速視頻測量像空間坐標系 24

2.2.4 高速視頻測量像空間輔助坐標系 24

2.2.5 高速視頻測量地面攝影測量坐標系 24

2.2.6 高速視頻測量內外方位元素 25

2.3 基于共線條件方程的高速視頻測量空間解析 26

2.3.1 高速視頻測量共線條件方程 26

2.3.2 高速視頻測量后方交會-前方交會 28

2.3.3 高速視頻測量直接線性變換 31

2.3.4 高速視頻測量序列影像整體光束法平差 33

2.4 基于共面條件方程的高速視頻測量空間解析 37

2.4.1 高速視頻測量共面條件方程 37

2.4.2 高速視頻測量相對定向-絕對定向 38

2.5 高速視頻測量傳感器網絡檢校 43

2.5.1 高速相機傳感器網絡檢校 43

2.5.2 高速相機傳感器網絡同步性檢校 55

第3章 視頻序列影像處理方法 56

3.1 目標點識別與定位 56

3.1.1 橢圓目標點識別與定位 56

3.1.2 目標點自動識別與定位 67

3.1.3 編碼目標點識別與定位 71

3.1.4 散斑目標點識別與定位 88

3.2 左右影像目標立體匹配 96

3.2.1 左右點集配準 96

3.2.2 基于灰度相關的立體匹配策略 99

3.2.3 基于核線約束的立體匹配策略 99

3.2.4 基于可信度引導的立體匹配策略 101

3.3 前后序列影像目標跟蹤 103

3.3.1 基于灰度的亞像素級匹配方法 103

3.3.2 基于相位相關的亞像素級匹配方法 108

3.3.3 序列影像目標點跟蹤策略 113

第4章 結構形變參數計算與分析 116

4.1 結構形變參數計算 116

4.1.1 位移參數計算 116

4.1.2 變形參數計算 116

4.1.3 速度參數計算 117

4.1.4 加速度參數計算 118

4.1.5 頻譜參數計算 118

4.1.6 應變參數計算 119

4.1.7 時序數據降噪 120

4.2 結構表面形變場計算 124

4.2.1 位移場計算 124

4.2.2 應變場計算 125

4.3 結構損傷識別與分析 126

4.3.1 時序序列結構損傷識別 126

4.3.2 結構表面裂紋探測 139

第二篇 軟硬件系統(tǒng)

第5章 高速視頻測量分布式系統(tǒng) 147

5.1 分布式系統(tǒng)組成 147

5.2 分布式硬件系統(tǒng)構建 147

5.2.1 高速相機網絡構建 147

5.2.2 工控機-主控機網絡構建 148

5.2.3 硬件系統(tǒng)需求分析 150

5.3 分布式軟件系統(tǒng)構建 150

5.3.1 分布式高速視頻測量解析 150

5.3.2 軟件系統(tǒng)需求分析 151

5.3.3 系統(tǒng)加速并行計算 154

5.4 工程方案設計 157

5.4.1 實驗流程介紹 157

5.4.2 高速視頻測量精度分析 161

第6章 硬件系統(tǒng) 164

6.1 高速相機傳感器網絡 164

6.1.1 傳感器網絡設計 164

6.1.2 傳感器網絡構建 165

6.2 高速相機成像系統(tǒng) 165

6.2.1 高速相機 165

6.2.2 高速成像系統(tǒng)組成及描述 168

6.3 同步控制系統(tǒng) 169

6.4 高速采集存儲系統(tǒng) 170

6.5 光源照明系統(tǒng) 170

6.6 UPS電源系統(tǒng) 171

第7章 軟件系統(tǒng) 172

7.1 高速視頻測量軟件系統(tǒng) 172

7.1.1 系統(tǒng)設計 172

7.1.2 功能模塊設計 173

7.1.3 高速視頻測量系統(tǒng)v1.0 介紹 182

7.2 分布式高速視頻測量軟件系統(tǒng) 201

7.2.1 系統(tǒng)設計 201

7.2.2 新增功能模塊設計 202

7.2.3 分布式系統(tǒng)模型 202

7.2.4 分布式高速視頻測量系統(tǒng)v1.0介紹 203

第三篇 工程應用

第8章 高速視頻測量在振動臺實驗的應用 215

8.1 多層框架結構抗震穩(wěn)健性振動臺高速視頻測量 215

8.1.1 實驗背景與模型設計 215

8.1.2 高速視頻測量方案 216

8.1.3 數據結果與分析 218

8.2 板式橡膠支座振動臺高速視頻測量實驗 225

8.2.1 實驗背景與模型設計 225

8.2.2 高速視頻測量方案 225

8.2.3 數據結果與分析 228

8.3 堰塞湖堆積壩體模型振動臺高速視頻測量 233

8.3.1 實驗背景與模型 233

8.3.2 高速視頻測量方案 234

8.3.3 結果與分析 236

8.4 高層木塔振動臺高速視頻測量 240

8.4.1 實驗背景與模型設計 240

8.4.2 高速視頻測量方案 241

8.4.3 結果與分析 242

8.5 三層框架振動臺分布式高速視頻測量 243

8.5.1 實驗背景與模型設計 243

8.5.2 高速視頻測量方案 243

8.5.3 結果與分析 245

8.6 高層建筑振動臺高速視頻測量 248

8.6.1 實驗背景與模型設計 248

8.6.2 高速視頻測量方案 248

8.6.3 結果與分析 249

8.7 衛(wèi)星顫振振動臺模擬測試高速視頻測量 250

8.7.1 實驗背景與模型設計 250

8.7.2 高速視頻測量方案 251

8.7.3 結果與分析 251

第9章 高速視頻測量在結構倒塌實驗中的應用 253

9.1 鋼筋混凝土框架-剪力墻結構連續(xù)整體倒塌高速視頻測量 253

9.1.1 實驗背景與模型設計 253

9.1.2 高速視頻測量方案 253

9.1.3 數據結果與分析 254

9.2 桁架倒塌實驗高速視頻測量 267

9.2.1 實驗背景與模型設計 267

9.2.2 高速視頻測量方案 268

9.2.3 結果與分析 269

9.3 網殼結構連續(xù)倒塌高速視頻測量 279

9.3.1 實驗背景與模型設計 279

9.3.2 高速視頻測量方案 279

9.3.3 結果與分析 283

第10章 高速視頻測量在結構表面場形變監(jiān)測中的應用 287

10.1 巖石單軸受壓斷裂的表面位移場量測 287

10.1.1 實驗背景與模型設計 287

10.1.2 高速視頻測量方案 287

10.1.3 結果與分析 289

10.2 鋼筋混凝土柱抗剪試驗中的裂紋檢測與特征提取 290

10.2.1 實驗背景 290

10.2.2 高速視頻測量方案 291

10.2.3 結果與分析 291

10.3 泥石流模擬沖擊下的墻體全場形變監(jiān)測 303

10.3.1 實驗背景與模型設計 303

10.3.2 高速視頻測量方案 304

10.3.3 結果與分析 304

第11章 結論與展望 307

11.1 結論 307

11.2 展望 309

參考文獻 310 2100433B

《全國工程碩士專業(yè)學位教育指導委員會推薦教材·測量數據處理理論與方法》在內容和結構上進行了精心組織，重在應用，目標是使學生不僅具有扎實的理論基礎，而且具有廣闊的思路和較強的解決實際問題的能力。