输电线路舞动预警技术

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
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
1.3.2Den Hartog的垂直舞动理论4
1.3.3O.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Φ-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
7.4.3Φ-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