间隔装置（共4篇）
间隔装置 篇1
摘要：运用马尔柯夫随机过程对微机保护装置的最佳检修间隔时间进行研究, 并通过实例验证了该方法的可行性, 并分析了人为失误率和保护装置的自检率对保护装置的最佳间隔检修时间的影响。
关键词：状态检修,最佳检修间隔时间,微机保护装置,马尔柯夫,人为失误率,自检率
1 前言
随着电网的发展和技术进步, 定期检修存在的问题也日益显现出来, 既存在检修过度, 也存在检修不足, 两者都会造成设备老化速度加快, 运行寿命下降。
微机保护装置的检修特点, 一是“检”的工作量较少, 二是微机保护的维修是“板”级维修, “板”级维修一般只需要把维修部位定位到某个插件板。正是上述检修特点决定了微机保护装置特别适宜于开展状态检修;另外现代微机保护有自检功能, 从而适用于状态检修。
现在开展的二次设备的状态检修更多的是从微机保护的外设入手, 诸如二次回路, 电缆绝缘等, 很少涉及到微机保护内电子设备, 而该类设备是微机保护的核心。为此在进行二次设备状态检修时, 有必要从核心设备的状态上进行评估。当前对保护的电子设备状态检修研究活动较少, 主要有三个方面的原因:
1) 微机保护装置不同于一次机械装置设备, 它属于电子产品, 其寿命的相关数据获取较为困难。
2) 对微机与电子设备的状态检修研究得较少, 现有研究数据考虑的不很全面, 所得出的结果不够准确。
3) 微机保护装置的基础数据为厂家内部资料, 信息收集较为困难。
可以依据保护装置可靠率变化来选择选择最佳检修间隔时间, 从而避免了保护装置的故障, 同时也不造成浪费。为此文中通过运用马尔柯夫随机过程对保护装置的最佳检修间隔时间研究, 通过实例表明该方法是可行的, 并分析了人为失误率和保护装置的自检对最佳间隔检修时间的影响。
2 影响继电保护装置可靠性的因素
2.1 人为因素
安装人员未能按设计要求正确接线或接线中极性不正确等误接线问题;检修和运行人员的误碰误操作问题在不少电网都曾发生过。因此人为失误率可通过统计得出一个具体的数值。
2.2 继电保护系统硬件装置
1) 继电保护装置:
继电保护装置实际上是一台特殊的计算机, 其中与继电保护可靠性密切相关的模块有:电源供应模块 (PSU) ;中央处理模块 (CPU) ;数字量输入模块 (DI) ;模拟量输入模块 (AI) ;数字量输出模块 (DO) 。
2) 二次回路:
由于回路绝缘不良老化、裸露导致接地或者由于回路元件连接接触不良、松动而造成的故障在继电保护系统故障中占有一定比例。
3) 继电保护的辅助装置:
包括交流电压切换箱、三相操作继电器箱及分相操作继电器箱等产品, 其主要用作二次回路的切换及作为断路器操作的辅助控制, 以满足断路器的控制操作。在电力系统继电保护中这些辅助装置起着极为重要的作用, 因此应关注其动作可靠性。
4) 装置的通信、通道及接口:
高频保护的收发讯机、纵联差动保护的光纤、微波的通信接口及综合自动化系统的通信网络与接口等是这些装置系统的一个薄弱环节, 易于发生通信阻断的故障, 直接影响装置的正确动作。
二次回路, 继电保护的辅助装置与装置的通信、通道及接口所传输的信号与数字量都需要集中于继电保护装置CPU处理, 因此二次回路, 继电保护的辅助装置与装置的通信、通道及接口出现的故障率可折算在继电保护装置相关的模块中。
2.3 继电保护软件因素
软件出错将导致保护装置出现误动或拒动, 目前影响我国微机保护软件可靠性的因素归结下来有:需求分析定义不够准确、软件结构设计失误以及编码有误和测试不规范与定值输入出错等等。然而在使用期软件的失效率是很小的, 可以近似认为是一个定值, 如果在使用期间, 软件版本进行升级, 那么其失效率将会降低。
3 最佳检修间隔时间求解
继电保护系统属于可修复系统, 因此其装置的工作过程是一马尔柯夫随机过程, 因此, 可采用状态空间法来求解其可靠性指标。为此需建立系统状态空间方程, 并做如下假设:
1) 数字继电保护装置软件失效和硬件失效是相互独立的;
2) 软件已经很成熟, 其误动失效率、和拒动失效率可认为是一不变的常数;
3) 系统具有自诊断能力, 因此可将硬件拒动失效分为不能被自检测出的拒动失效模式和可被自检测出的拒动失效模式2种, 同理, 硬件的误动失效也分为可被自检与不可被自检;
4) 不可被自检的硬件拒动失效可在定期检修时被发现并被修复, 软件拒动失效在软件不断升级过程中被修复, 在分析时认为这2种拒动修复率都为。软件误动失效的修复率为, 其他失效状态的修复率为。硬件失效能被自检测出的概率设为一常数用表示。
各状态之间的转换关系可用图2表示。
在上面的假设中:状态0表示正常工作状态, 状态1表示不可自检的硬件拒动状态, 状态2表示表示可自检的硬件拒动状态, 状态3表示不可自检的硬件误动状态, 状态4表示可自检的硬件误动状态, 状态5表示软件误动状态, 状态6表示软件拒动状态。λhj, λhj, λsw, λsj表示各状态之间转换之间的故障率。
那么设状态转移方程A为:
求解方程
得P0, 即为不考虑人为因素的保护装置可靠率, 那么考虑人为失误率因素后, 装置的可靠率σ=p0 (1-H) t, t表示两次检修的间隔时间/h-1, H为人为失误率。
依据全国的2002～2005年继电保护可靠率的统计, 全国继电保护平均可靠率为91%, 如果低于这个可靠率, 那么该套保护将需要进行检修, 那么依此便可推导出当某套保护低于该可靠率的时间t, 即为检修的间隔最佳时间。
4 最佳检修间隔时间影响因素
在分析过程中发现影响最佳检修间隔时间主要因素是自检率和人为失误率。
对于有自检的微机保护装置来说, 可以通过自检的方式检出装置的潜在故障, 避免保护的误动和系统发生故障时保护的拒动。从图3中可以看出, 随着自检率的降低, 保护装置的最佳检修间隔时间也随之变小, 当微机保护的自检率趋于零时, 最佳检修间隔时间将变化到很小的值, 因此自检的存在可增大定期检修的间隔。对无自检的保护装置, 则有必要严格执行定期检修, 且此周期比有自检保护装置的检修周期要短得多。
从图4中可以发现随着人为失误率的增加, 保护装置的最佳检修间隔时间以一个数量的间隔时间逐步减小, 因此在实践过程中减小人为失误率对于提高保护装置的可靠性以及延长保护的检修间隔时间是至关重要的。
5 结束语
状态检修是根据设备运行工况而适时进行的预知性检修, 进行状态检修可以避免人员工时以及交通等成本的的浪费。而设备的可靠率是其运行工况重要指标, 因此要依据可靠率来指导状态检修。由于微机保护装置是电子产品, 运行一段时间, 受周围环境和寿命等影响, 其可靠率必然下降, 间隔多长时间对微机保护装置进行检修值得研究, 以上通过运用马尔柯夫随机过程对保护装置的最佳检修间隔时间研究, 通过实例验证了该方法的可行性, 并分析了人为失误率和保护装置的自检对最佳间隔检修时间的影响。
参考文献
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防误入带电间隔预警装置的研制 篇2
针对目前操作人员误入带电间隔所引发的事故, 本文提出一种具有报警功能的防误入带电间隔预警装置, 即在高压开关柜操作人员误入带电间隔时, 安装在高压开关柜上的防误闭锁装置能够及时发出明显的告警信号, 从而有效降低事故的发生率。
1 工况及防误闭锁装置现状
1.1 工况分析
当前, 各变电所所用的高压开关柜型号和规格不尽相同, 但原理基本一致。因此, 本文以KYN44-12型开关柜为例进行解析。该类高压开关柜的线路变压器安装于柜体侧下方。设备高压开关柜在不同的运行方式下, 其带电部分也各不相同。我们对不同运行情形下高压开关柜的带电情况以及危险区域进行了标识, 如图1所示。一般开关柜的设置与KYN44-12型开关柜一样, 分为柜体前部 (开关室) 和柜体后部 (电缆室或母线室) 两个作业面。而一般变电所开关室内为多个开关柜一字排开, 但现场只有一个工作负责人, 前、后作业面均有工作时, 很可能无法随时监护另一侧的人员。此时, 防误闭锁装置的告警就显得极其重要。
1.2 防误闭锁装置现状
我们首先对变电所现有防误闭锁装置进行了调研, 整理、归纳结果如表1所示。
由表1可知, 现有的防误闭锁装置或多或少还存在某方面的不足, 且无法发出明显、有效的声光告警。如果作业中出现误入带电间隔的现象, 防误装置能够及时发出声光告警, 就可以在很大限度上避免造成人员触电伤亡事故。
1.3 事故分析
我们对事故中工作人员的角色和工龄进行了统计分析, 结果如图2所示。从图中可以看出, 大部分人员伤亡事故来自设备厂家。设备厂家员工并非专业的检修人员, 对现场设备状态不是十分了解, 安全意识相对薄弱。从工龄与事故的关系图中可以发现, 导致事故频发的工作人员基本为工作能力、工作经验都较好的中青年员工。通过进一步调查, 我们获知, 随着工作技能的提升及工作经验的积累, 员工的自信心也日益增长, 他们相信自己的第一判断, 从而可能导致违章操作。针对这两类最容易发生事故的情形, 我们研发了一种能够起到预警作用的防误入带电间隔预警装置。
2 新型防误入带电间隔预警装置
2.1 设计原理
分析上述调研结果可以看出, 已熟练掌握违章解锁技能的工作人员在精神状态不佳, 且失去监护的情形下, 容易发生违章事故。再加上无法断定设备带电与否, 从而极易发生误入带电间隔违章事故。针对这些问题, 新型防误入带电间隔预警装置应具备以下要素: (1) 带电设备间隔与不带电设备间隔应能明显区分开来。针对不同操作, 工作人员可以一眼认出带电间隔。 (2) 当有人员误入带电间隔违章时, 第一时间报警, 告知违章人员停止继续作业, 等待现场负责人来处理。 (3) 在发生误入带电间隔报警的同时, 工作负责人可以收到讯息前往现场检查、监护。 (4) 无后台解锁程序, 无论是厂家, 还是现场工作人员均无法解除。 (5) 装置应安全、可靠, 不影响原有设备的工作可靠性。
2.2 预警装置组成
系统方案通过声、光辅助告警达到预警目的。将预警装置分为5个模块:信号模块、电源模块、预警模块、区分模块和通知模块, 具体如图3所示。
将设备状况、人员行为等实际信号转化为数字信号, 通过预警系统判别转换, 输出针对工作人员和负责人的信号。下面针对5个模块分别展开说明。
2.2.1 信号模块
该模块是用于采集、判别间隔是否带电的模块, 利用稳定可靠、不影响原有系统的信号源采集相关信息。据调查, 一般变电所均安装有高压带电显示装置传感器, 可靠性强、安全性好。考虑到开关柜内复杂的电磁环境, 可通过高压带电显示装置传感器的低压信号, 输出端子经导线接入预警装置。新增回路与原回路属于并联接线, 互不影响。高压带电显示装置传感器为分相安装, 相应的信号模块也分别对各相信号进行采集, 全面监察间隔的带电情况。
2.2.2 电源模块
该模块是为预警装置提供能源的模块, 能够确保预警装置稳定、有效地工作。根据变电所的实际情况, 电源模块采用外部110 V或220 V直流电源接入。
2.2.3 预警模块
该模块主要针对人员误入带电间隔的行为进行信息采集和反馈。预警时间应该在误入带电间隔后, 即当人员误入带电间隔时, 预警系统发出告警信号, 提醒违章人员此间隔是带电间隔。
该模块可以选择安装于柜外部分和柜内部分。柜外部分主要针对误入后违章前的预警, 柜内部分主要针对违章后, 做到双层保险。柜体的打开应遵循“先主门, 后副门”的原则, 柜内的预警部分可选择安装在主门上。
主要设备可选择红外传感器或者位置传感器。当主门动作时, 安装在上面的传感器接收到变化的传感信号, 可立刻发出声光信号进行预警。
2.2.4 区分模块
该模块主要用于区分带电间隔和无电间隔, 通过特定颜色的灯光, 反映当前该间隔的运行状态。根据调查统计, 红色更具穿透效果, 有强烈的心理暗示, 而无色灯对人的感官刺激最小, 因此, 带电间隔使用红色灯光, 不带电间隔使用无色灯光, 即灯不亮。在间隔正常运行和间隔不带电的情况下, 该模块的灯处于不亮的状态。只有当间隔带电且有人进入时, 显示红色灯光, 以示提醒。另外, 该模块不应设置后台解锁程序, 无论是厂家, 还是现场工作人员, 均无法解除。
2.2.5 通知模块
该模块通过音频信号将工作人员误入带电间隔的信号转化成音频通知相关人员。
3 结束语
本文分析了当前变电所误入带电间隔事故频发的现状, 并针对当前市场上的防误闭锁装置的不足设计了一种新型防误入带电间隔的预警装置。希望通过本预警装置的应用, 降低人身伤亡事故的发生率。
摘要：当前, 变电所高压开关柜内含各种电力设备及仪器, 应用极其广泛。由于设备运行状态不同, 内部电力环境异常复杂。因此, 高压开关柜上用于防止误入带电间隔的防误闭锁装置至关重要, 它直接关系到操作人员的人身安全。为了进一步提高防误闭锁装置的可靠性, 根据现场实际情况设计了一种新型防误入带电间隔预警装置。该装置可靠性高, 可以有效减少误入高压开关柜带电间隔的事故发生。
关键词：高压开关柜,带电间隔,预警装置,用电安全
参考文献
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间隔装置 篇3
伴随电子式互感器、智能终端等具有数字化接口的智能一次设备的发展,在以太网通信平台的基础上采用IEC61850数据建模和通信服务协议,实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享,使智能变电站得到快速的发展[1]。
但在智能变电站的发展过程中,对于间隔层各设备(包括各种保护装置、自动化装置等)来说,要对各个间隔过程层的实时数据信息进行汇总;要完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、判别、发令;要完成各个间隔及全站操作联闭锁以及同期功能的判别;要执行数据的承上启下通信传输功能,同时还要完成与过程层及站控层的网络通信功能[2],这就对其主频和运算速度提出了更高的要求。在智能间隔装置中使用多核处理器将是一个趋势,本文将对此作进一步的探讨。
1 多核处理器硬件的优越性
相对于单核处理器系统来说,多核处理器系统的硬件及软件系统更复杂,但是却获得了更佳的性能。如果在单核上获得有相同的性能,就需要提高系统的频率,但伴随系统频率的提高,带来了负作用。
第一,伴随系统频率的提高,系统的功耗也跟着提高了,发热也提高了,就需要更先进的散热设备,同时也降低了系统的可靠性,缩短了系统的寿命。可以说,提高系统频率就需要增加更多的花费[3]。
第二,一般来说,频率提高到两倍,功耗就会提高到四倍。但是,双倍的频率并不能提高到双倍的性能。举个例子来说,对于并行指令,乱序指令,流水线操作等技术并不能随频率的提高而成比率地提高。象流水线指令的一些阶段内部需要一定的时序要求,可能与处理器频率的提高并不一致,就需要一些附加的执行周期[4]。
第三,系统内存速度的匹配也是一个大问题。由于高速内核速度与低速片外内存、片外的IO系统需要速率的匹配,提高处理器的频率需要大量的快速的片内CACHE,就需要更大的功耗[5]。
可以说使用多核处理器可以更方便地提高间隔设备的性能,但增加更少的功耗。
2 多核处理器的软件优越性
在间隔装置里使用多核处理器的根本目的是为了提高多任务的并行处理而提高间隔装置的性能,这可以通过在多核处理器的各个内核分别并行处理多个独立的任务来实现。
在一个应用程序里,有串行代码也有并行代码,一个典型的应用的加速系数可以按Amdahl定律这样预测:
式中:S是串行运算的运算比率;N是并行运算的处理器的个数。
当S=5%,N=2时,S(p)=1.905左右。
当S=5%,N=10时,S(p)=6.89左右。
可见,在有限的处理器个数内,处理器个数的增加会大大地提高运算速度。在单核处理器中,对多任务的处理是依靠时间片而使人幻想多任务的存在。但在多核处理器里,可以完成真正的多任务的处理。还有一点,在多核处理器里合理地分配中断向量,可以更有效地降低中断处理上下文的时间占有率。并且,多核处理器已经有许多成熟的操作系统支持,包括对称多处理技术[6](SMP)的操作系统和非对称多处理技术[7]的操作系统(AMP)。见图1。
在非对称多处理技术里,硬件给各个内核分配特定的任务,使每个内核的负荷平衡,每个内核都拥有自己的内存区而单独运行,处理流水线的一个特定阶段的任务。而在对称多处理技术里,各个内核在系统里像一个内核在运行。由于多个内核均一地共享内存,这样任何任务或进程都可以在任何时候分配给任何内核。
本文采用非对称处理机制来描述。
3 多核处理器在智能间隔装置中应用举例
飞思卡尔公司Qor IQ P2平台系列的P2020通信处理器具有极高性能功耗比。
(1)双核高性能Power Architecture e500核心,支持双精度浮点,每核心带32 KB一级指令高速缓存以及32 KB一级数据缓存,支持800 MHz至1.2GHz时钟频率。
(2)具有ECC功能的512 KB二级高速缓存。还可配置为SRAM以及缓冲存储器。
(3)三个10/100/1000 Mbps增强型三速以太网控制器(eTSEC)。
(4)支持ECC的64位DDR2/DDR3 SDRAM控制器。
(5)可编程中断控制器(PIC),符合OpenPIC标准。
(6)增强型本地总线控制器(eLBC)。
P2020处理器支持对称式与非对称式多任务处理,让用户能够通过线程级或应用程序级的并行机制来提升性能。
在智能间隔装置中,在多核间优化任务分解模式、数据分解模式及数据共享模式是非常重要的。现在举例说明多核处理器的内核引导,内存分配、中断处理方式、软件可靠性、数据安全性及多核处理器任务的分解方式。
3.1 多核处理器内核的引导[8]
在P2020处理器中使用AMP(非对称处理)机制时,可以先将内核1引导起来,然后将内核2的引导程序拷贝到引导区,将内核2引导起来,并将内核2的操作系统加载,最后内核1再将自己的操作系统加载起来。这时两个内核的操作系统就独立运行起来了。见图2。
3.2 多核间内存分配
在数据分解上,除了共享的内存区外,每个内核分别使用自己的内存区和外围数据设备。图3是双核的内存分配应用举例。
在图3中,内核CORE1使用:DDR2内存1,PCIE1,LBus Bank0及部分片内外围(CCSR)设备,例如异步串口UART1;而内核CORE2使用:DDR2内存2,PCIE2,LBus Bank1及部分片内外围(CCSR)设备,例如异步串口UART2。这样,每个内核使用的数据区就不会有重叠的部分。
3.3 多核间中断分配
P2020处理器提供了大量的中断源,见图4:
在多核处理器的执行中,中断控制器根据需要为每个内核复制一份中断信号。例如,INT0指向内核1,而INT1指向内核2。在多核处理器中合理地分配中断向量,例如定时器中断A分配给内核1,而定时器中断B分配给内核2,可以更有效地降低中断处理上下文的时间占有率,更好地满足内核间的负荷均衡。
3.4 多核处理器的软件可靠性和数据安全性
在图4中断源中,IPI0—IPI3及MSG0—MSG7可以在内核间紧急交换数据信息时使用,这样可以保证在内核之间快速提供同步信息。在AMP系统中,各个内核分别使用各自的中断向量、内存空间和操作系统,处理各个内核自己的文件系统,具有极高的软件可靠性。
在多核处理器中运行的操作系统,需要使用自旋锁访问临界区域。当一个内核或进程在处理共用内存时,需要对另外的内核或进程进行互斥,直到本内核或进程处理完成[9]。P2020的E500内核里提供的原子操作指令,可以完成这样的功能。在多核处理器共享内存时就可以使用原子操作或软件自旋锁进行互斥操作,轻松地实现内核之间交换数据。所以说多核处理器的各个内核之间交换数据是安全的、可靠的。
3.5 多核处理器任务的分解
图5是一个多核处理器任务分解的例子。在该例子中,一个内核(内核1)主要管理与过程层交互数据的平台(即运行任务1),主要处理从各间隔电子互感器采集采样数据,处理GOOSE信息,负责本装置的同步对时功能,完成与过程层的网络通信功能等[10],并将处理完的过程层数据信息通过DDR共享内存传递给内核2,同时从内核2接收来自站控层的数据信息。而另一个内核(内核2)主要管理与站控层交互数据的平台(即运行任务2),主要处理完成各种保护、测控功能的运算判别,完成各个间隔、全站操作联闭锁及同期功能的判别,完成与站控层的网络通信功能等[11],并将处理完的站控层数据信息通过DDR共享内存传递给内核1,同时从内核1接收来自过程层的数据信息。
在智能间隔装置中,合理地在各个内核间分配任务,给各个任务分配特定的系统资源,尽量让各个内核达到负荷平衡,可以更好地维护装置的优越性能。
4 总结
在设备中使用多核处理器,可以大大提高设备的性能,但系统的发热及功耗相对增加很少。通过在多核处理器里并行处理多个独立的任务,合理分配中断向量,会大大地提高系统的运算速度。随着智能电网测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化的发展[12],多核处理器将在其中扮演重要的角色。
摘要：在智能间隔装置中提高系统的主频,装置的发热与成本会急剧地增加,但性能并不会成倍地提高。阐述了在智能间隔装置中使用多核处理器其硬件及软件上的优越性。通过一个应用实例,分析了多核装置的内核引导顺序及引导方式,解析了内核间内存分配模式,剖析了多核的中断处理方式、多核操作的软件可靠性和数据安全性,并详细说明了智能间隔装置中内核间任务分解的方式。相对于单核处理器而言,在智能间隔设备中使用多核处理器,通过合理的任务分解和中断向量的分配,会极大地提高系统的运算速度,但系统的发热及功耗相对增加很少,可以大大提高设备的性能,降低设备的成本。
关键词：多核处理器,间隔装置,智能设备,对称处理,负荷平衡
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间隔装置 篇4
目前1000k V特高压变电站架空母线间隔棒安装方法主要有:施工人员直接踩踏出线进行间隔棒的安装;利用高空作业车或平台进行间隔棒的安装;起重机臂端安装吊篮载人进行间隔棒的安装。
以上三种间隔棒的安装方法都存在一定的问题。如今1000k V特高压变电站架空母线中普遍采用扩径导线, 而扩径导线抗外力变形能力远不及普通导线, 传统施工人员直接踩踏出线可能会导致扩径导线变形, 影响扩径导线安装质量。1000k V特高压变电站架空线高度在47~50m, 使用高空作业车或平台进行施工固然安全可靠, 但满足此高度要求的高空作业车或平台采购价格昂贵, 经济性较差。起重机臂端安装吊篮载人进行间隔棒安装, 不但起重机台班费用高, 而且该施工方法违反了《起重机械安全操作规程》 (GB6067) 中的明确规定“有下述情况之一时, 司机不应进行操作:d.被吊物体上有人或浮置物”, 另外, 该方法存在人身安全隐患。
基于以上种种原因, 本文提出一种轻便索道装置, 用于解决1000k V特高压变电站架空母线采用扩径导线时的间隔棒安装问题。
1 轻便索道装置简介
依托1000k V变电站架空母线两端的构架, 参考架空索道运输相关理论知识[1], 通过在架空母线两侧安装轻便索道构建特高压变电站架空母线间隔棒安装装置。轻便索道装置主要由牵引装置、转向滑车、牵引绳、承载绳、链条葫芦、承托滑车、专用连接机具、可牵引电动载人飞车等组成, 其现场布置、安装示意图如图1所示。
其中, 轻便索道装置中可牵引电动载人飞车即可依靠自身电池电力驱动, 也可以依靠两端牵引装置进行牵引, 这样不但能够解决常规电动飞车爬坡能力不足的特点, 而且效率较常规电动飞车要高。
1-牵引装置;2-转向滑车;3-牵引绳;4-承载绳;5-链条葫芦;6-承托滑车;7-专用连接机具;8-可牵引电动载人飞车;9-架空母线;10-瓷瓶串;11-构架。
1.1 轻便索道装置工作原理
可牵引电动载人飞车附着在轻便索道承载索上, 通过理论计算确保可牵引电动载人飞车的运动轨迹能够覆盖架空母线间隔棒所处位置。当可牵引电动载人飞车运行在承载索下坡或坡度较平缓部分时, 依靠其自身电池电力驱动到达指定地点进行间隔棒安装;当可牵引电动载人飞车运行在承载索上坡或坡度较陡部分时, 依靠两端牵引装置进行牵引到达指定地点进行间隔棒安装。
1.2 轻便索道装置安装间隔棒工艺流程
轻便索道装置安装1000k V特高压变电站架空母线间隔棒的工艺流程如图2所示。
2 轻便索道装置承载索相关理论计算
为了确保可牵引电动载人飞车的运动轨迹能够覆盖架空母线间隔棒所处位置, 需要对轻便索道装置承载索的平均张力、弧垂等进行相关理论计算, 从而确定承载索的初始安装弧垂。
架空母线的平均张力:
式中:T———架空母线扩径导线的平均张力, kg;
L———构架间水平档距, m;
ω———架空母线扩径导线单位长度重量, kg/m;
f———架空母线扩径导线安装弧垂, m;
β———架空母线扩径导线两端悬挂点高差角, 因两端悬挂点等高, β=0°, cosβ=1。
例如, 某个间隔棒距离构架水平距离为x, 则该处间隔棒中心点的弧垂:
式中:fx———距构架水平距离x处时间隔棒中心点弧垂, m;
x———间隔棒距构架的水平距离, m。
因轻便索道承载索两端与母线挂点处于同一水平面, 为使施工人员乘坐可牵引电动载人飞车到达距构架水平距离x处时能够方便的安装此处的间隔棒, 此时可牵引电动载人飞车的中心点弧垂需与间隔棒中心点弧垂相同, 则在该处轻便索道装置承载索的弧垂应该满足:
式中:fx-sd———轻便索道装置承载索在距构架水平距离x处时的弧垂, m;
hfc———可牵引电动载人飞车中心点距飞车车轮底部承载索的垂直距离, m。
当可牵引电动载人飞车运行到距构架水平距离x处时, 轻便索道装置承载索此时的平均张力为:
式中:Tx———可牵引电动载人飞车运行到距构架水平距离x处, 承载索平均张力, N;
Q———可牵引电动载人飞车、施工人员、携带的间隔棒重量之和, kg。
根据以下状态方程 (5) 、 (6) 可以求出承载索空载时的平均张力及飞车运行过程中的最大张力。
式中:T空载———轻便索道装置承载索空载平均张力, 即承载索初始安装平均张力, N;
Tmax———可牵引电动载人飞车运行过程中轻便索道装置承载索的最大平均张力, 当可牵引电动载人飞车运行至距构架水平距离为L/2 (即可牵引电动载人飞车运行至架空母线中点时) , 此时承载索承受的平均张力最大, N;
E———轻便索道装置承载索弹性系数, kg/cm2;
F———轻便索道装置承载索截面, cm2;
Ax———可牵引电动载人飞车运行到距构架水平距离x处时承载索的荷重因素
A空载———承载索空载时的荷重因素
Amax———可牵引电动载人飞车运行至架空母线中点时承载索的荷重因素
根据公式 (5) 所求得的空载平均张力, 按下式 (7) 可以求出承载索空载安装弧垂。
根据公式 (7) 求得的承载索空载安装弧垂, 指导轻便索道装置承载索的安装。
3 结语
本文所提出的轻便索道装置, 理论上完全能够解决1000k V特高压变电站架空母线为扩径导线时的间隔棒安装问题。该轻便索道装置实际性能情况还需要经过现场实际应用的检验。
摘要：针对1000k V特高压变电站架空母线采用扩径导线时的间隔棒安装问题, 本文参考架空索道运输提出了一种新的轻便索道装置, 并在轻便索道装置承载索相关理论计算上验证了利用该装置进行间隔棒安装的可行性, 为架空母线为扩径导线时的间隔棒安装提供了一种新的方法。
关键词：特高压,架空母线,扩径导线,轻便索道装置,承载索
参考文献