一种输电线路等值覆冰厚度监测方法技术

本发明专利技术涉及一种输电线路等值覆冰厚度监测方法，以绝缘子串轴向拉力、倾角等线路状态信息和风速风向温湿度等气象信息为依据，先通过多源传感器信息融合定性判断覆冰情况，综合考虑了温度和应力对导线长度的影响，根据绝缘子串悬挂点受力计算线路垂直综合载荷、线路水平风载荷和线路垂直风载荷，根据导线虚拟最低点落在档距外和风偏平面导线最低点偏移的特殊情况，求取导线自重和线路冰载荷，在风偏平面竖直方向上建立静力平衡方程，循环迭代求取等值覆冰厚度。与现有技术相比，本发明专利技术具有计算精度高、收敛速度快等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，以绝缘子串轴向拉力、倾角等线路状态信息和风速风向温湿度等气象信息为依据，先通过多源传感器信息融合定性判断覆冰情况，综合考虑了温度和应力对导线长度的影响，根据绝缘子串悬挂点受力计算线路垂直综合载荷、线路水平风载荷和线路垂直风载荷，根据导线虚拟最低点落在档距外和风偏平面导线最低点偏移的特殊情况，求取导线自重和线路冰载荷，在风偏平面竖直方向上建立静力平衡方程，循环迭代求取等值覆冰厚度。与现有技术相比，本专利技术具有计算精度高、收敛速度快等优点。【专利说明】
本专利技术涉及输电线路监测领域，尤其是涉及一种输电线路等值覆冰厚度监测方 法。
技术介绍
受微地形和微气象条件的影响，输电线路覆冰在我国比较广泛，特别是在我国湖 南、贵州等南方地区，覆冰灾害造成的断线、倒塔、闪络等事故频繁发生。自上世纪50年代 以来，我国输电线路已发生不同程度的覆冰事故上千次，而且，输电线路覆冰区通常位于垭 口、高山分水岭、峡谷和江河水面等人员难以到达的地方，很难判断覆冰实际情况，出现问 题时抢修难度极大，严重影响输电线路正常运行。 目前典型的覆冰厚度覆冰监测方法多基于称重法，使用的风速风向传感器基于二 维水平面采集风速风向，并不能准确采集实际的风速风向，因此不能准确求取水平风载荷 和垂直风载荷对输电线路的影响，检测到的覆冰厚度误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精度高的输电 线路等值覆冰厚度计算方法。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现： -种输电线路等值覆冰厚度监测方法，包括以下步骤： 1)接收拉力传感器、二维倾角传感器、温湿度传感器和三维超声波风速风向传感 器实时采集的绝缘子串轴向拉力、输电线路导线风偏角、绝缘子串倾斜角、大气温度、大气 湿度、水平横向风速、水平纵向风速和垂直风速； 2)根据步骤1)接收到的绝缘子串轴向拉力、输电线路导线风偏角和绝缘子串倾 斜角获得输电线路垂直综合载荷F v、水平横向风载荷Wh和输电线路垂直风载荷Wv ; 3)根据步骤1)接收到的大气温度、大气湿度、水平横向风速、水平纵向风速、垂直 风速及前一次监测的导线覆冰情况，判断目前导线是否可能覆冰，若是，则执行步骤4)，若 否，则转入步骤11); 4)设定初始导线覆冰厚度k为0,当前导线比载Yn等于导线自身比载，当前 导线长度sn等于导线安装时长度η = 1 ; 5)垂直平面内参数计算，获得设定条件下导线水平应力〇n; 6)风偏平面内参数计算，获得输电线路导线最低点到主杆塔的导线长度； 7)风偏平面内静力学分析，计算主杆塔所承受的导线自重G。及线路冰载荷GiM，并 获得单位长度等值冰载荷q^; 8)根据覆冰质量不变换算法，求取当前等值覆冰厚度bn ; 9)判断等值覆冰厚度比是否收敛，若否，则执行步骤10)，若是，则转入步骤11); 10)更新档距内线路参数，包括风偏平面内导线平均应力、档距内导线长度和档距 内导线垂直综合比载，η = η+l，转入步骤5)，进入下一次迭代计算； 11)得到等值覆冰厚度精确值，计算结束。 所述步骤2)中，输电线路垂直综合载荷Fv、水平横向风载荷Wh和输电线路垂直风 载荷W v的具体计算公式如下： py=F4 " y I 4 tan - η 4- tan' θ ^=tan^.F--, \ cos Jjyjl + tan" η + tan" Θ 式中，F为绝缘子串轴向拉力，η为输电线路导线风偏角，Θ为绝缘子串倾斜角， \为水平风速，V v为垂直风速。 所述步骤3)中，判断目前导线是否可能覆冰具体为： 若前一次监测无覆冰，则当气象信息满足温度低于0°C、湿度大于80%、水平横向 风速大于lm/s时或者前一次监测有覆冰，则判断目前导线可能覆冰。 所述导线水平应力〇n与垂直平面档距内导线长度、导线比载的关系为： L v2f 8~β+?^：0%β 式中，S为垂直平面档距内导线长度，L为水平档距，β为高差角，Υ为导线比载。 所述步骤5)中，风偏平面内输电线路导线最低点到主杆塔的导线长度的计算公 式为： ,， L· v2 ， L'y2 I S =L+ - 9 , =L +-；------ 6σ~ cos^ β 6σ~ cos~ β cos' η~ 式中，L'为风偏平面内导线最低点到主杆塔的水平档距，η为输电线路导线风偏 角，β'、Υ'、为风偏平面内的高差角、导线垂直综合比载和导线水平应力。 所述步骤6)中，所述主杆塔两侧分别设有一大号杆塔和一小号杆塔，所述主杆塔 所承受的导线自重&及线路冰载荷G ire的计算分为以下情况： a)导线虚拟最低点落在档距外，即导线实际最低点位于低杆塔悬挂点时，&和Giee 分别为： [(50 = y0A(Sl + Sb)p + yA(Sa -^)p 1 或 |G0=r〇J4(5；+S2)^ + ^(5b-S2)^ lGte =^ce(^ +?)^ 式中，S'a、S'b分别为小、大号杆塔侧导线最低点到主杆塔的导线长度，Sp S2分别 为小、大号杆塔侧档距线长，A为分裂导线截面积，则Y(IA即为分裂导线单位长度重量，p为 分裂导线的分裂数，q ire为分裂导线单位长度所承受的冰载荷； b)导线虚拟最低点落在档距外且导线实际最低点位于主杆塔悬挂点时，心和GiM 分别为： K=以心+ [GKe = 或 「…w \G〇 = r〇AS',p + rAS'bP \ , ； [Gici! = c)其余情况下，&和Giee分别为： 「mw iG0=r〇^；+5b)^ ,,。 lG,re =gice(sa+sb)p 所述步骤7)中，覆冰质量不变换算法具体为： ba=Uh^ + d2-d) 2 \jpg^ 式中，P为覆冰密度，g为重力加速度常数，d为导线无覆冰时直径。 所述步骤8)中，收敛的条件为当前等值覆冰厚度bn与前一次迭代计算的等值覆 冰厚度b n_i的差值小于设定阈值ε。 所述步骤9)中，档距内线路参数的具体更新公式为： σ腕= i + ^ cos # 24σ?; cos A cos 夕 24σ" cos>9cos~ η = S0 n+] Ε rn+1=r0+^f 式中，σ ' _、Sn+1、Υη+1分别为风偏平面内导线平均应力、档距内导线长度和档距 内导线垂直综合比载，σ av(1为安装时导线平均应力，Τ为当前大气温度，?；为导线安装时大 气温度，E为导线弹性系数，α为导线温度线膨胀系数。 与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是： (1)通过三维超声波风速风向传感器准确采集横向、纵向和垂直三维方向的风速 参数，并可通过垂直坐标或者极坐标方式输出，根据拉力与二维倾角参数，可计算得到水平 风载荷，根据水平风载荷、水平风速及垂直风速之间关系可计算得到垂直风载荷，实现准确 计算输电线路水平风载荷和垂直风载荷目的，克服了现有二维风向传感器只测量水平风载 荷忽略垂直风载荷导致的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路等值覆冰厚度监测方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)接收拉力传感器、二维倾角传感器、温湿度传感器和三维超声波风速风向传感器实时采集的绝缘子串轴向拉力、输电线路导线风偏角、绝缘子串倾斜角、大气温度、大气湿度、水平横向风速、水平纵向风速和垂直风速； 2)根据步骤1)接收到的绝缘子串轴向拉力、输电线路导线风偏角和绝缘子串倾斜角获得输电线路垂直综合载荷Fv、水平横向风载荷Wh和输电线路垂直风载荷Wv； 3)根据步骤1)接收到的大气温度、大气湿度、水平横向风速、水平纵向风速、垂直风速及前一次监测的导线覆冰情况，判断目前导线是否可能覆冰，若是，则执行步骤4)，若否，则转入步骤11)； 4)设定初始导线覆冰厚度b0为0，当前导线比载γn等于导线自身比载γ0，当前导线长度Sn等于导线安装时长度S0，n＝1； 5)垂直平面内参数计算，获得设定条件下导线水平应力σn； 6)风偏平面内参数计算，获得输电线路导线最低点到主杆塔的导线长度； 7)风偏平面内静力学分析，计算主杆塔所承受的导线自重G0及线路冰载荷Gice，并获得单位长度等值冰载荷qice； 8)根据覆冰质量不变换算法，求取当前等值覆冰厚度bn； 9)判断等值覆冰厚度bn是否收敛，若否，则执行步骤10)，若是，则转入步骤11)； 10)更新档距内线路参数，包括风偏平面内导线平均应力、档距内导线长度和档距内导线垂直综合比载，n＝n+1，转入步骤5)，进入下一次迭代计算； 11)得到等值覆冰厚度精确值，计算结束。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊汝森，杨俊杰，王勇，余鲲，王志，吴兆平，胡宗帅，孟德军，杨小立，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31