一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法技术

本发明专利技术公开了一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，包括以下步骤：S1、拆除重覆冰区可取消地线输电线路的普通地线及光纤复合架空地线，拆除地线支架，在杆塔塔腰位置悬挂用于电力通信的全介质自承式ADSS光缆；S2、根据应力判断和距离判断，确定全介质自承式ADSS光缆的型号；S3、建立输电线路塔线体系模型，确定全介质自承式ADSS光缆的挂接位置。本发明专利技术解决原有的ADSS光缆设计方法不能应用于取消地线后输电线路的ADSS光缆电力通信设计的问题，并提高电力系统和通信传输的安全可靠性。

A design method of power communication for cancelable ground wire transmission line in ice covered area

【技术实现步骤摘要】
一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法
本专利技术涉及电力通信
，尤其涉及一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法。
技术介绍
随着我国电网建设的迅速发展，因传输距离远、覆盖范围广，输电线路需要经常穿越一些地形复杂的重覆冰高寒山区，冬季覆冰严重。相对于输电导线而言，地线无电流焦耳热效应且位于导线上方，其覆冰相对导线更加严重，使地线弧垂增大并减小导地线间距，引发地线断裂、导线对地线放电等事故。目前我国110kV及以上电压等级输电线路一般采用一根普通地线、另一根光纤复合架空地线(OPGW)的方式，当OPGW因覆冰发生断线、地线支架损毁时，会造成通信和供电中断，对电力系统通信和电网安全运行构成严重威胁。取消重覆冰区输电线路的普通地线和OPGW可以从根本上消除因覆冰导致的导线对地线放电和地线断裂故障，有效提高输电线路抗冰能力。但输电线路两根地线都取消后，电力通信也随之中断，需要对输电线路的电力通信物理通道进行改造和重新设计。全介质自承式(ADSS)光缆是一种全部由介质材料组成、可直接悬挂于输电线路杆塔上的非金属光缆，因重量轻、抗电磁干扰且施工方便而在输电线路电力通信中得到广泛应用。但是，ADSS光缆在应用中因与导线及大地之间存在电容耦合，在光缆表面会感应空间电位，导致电腐蚀现象。目前，主要通过对选定的ADSS光缆挂接在输电杆塔上后的感应电压和电场计算来改变其挂接位置，以降低和延缓光缆电腐蚀。由于未考虑在覆冰等重荷载下的弧垂和机械应力，仍存在ADSS光缆现场应用后被覆冰压断及对地交叉跨越物距离不满足要求的情况；且输电线路地线取消后，整个输电线路塔线体系结构发生变化，ADSS光缆的应力弧垂及电场分布特性也将发生变化，原有的ADSS光缆设计方法不能应用于取消地线后输电线路的ADSS光缆电力通信设计。因此，亟需提出一种重覆冰区的可取消地线输电线路的电力通信设计方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于上述问题，本专利技术提供一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，适用于重覆冰区的取消地线的输电线路，提高电力系统和通信传输的安全可靠性。(二)技术方案基于上述的技术问题，本专利技术提供一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，所述设计方法包括以下步骤：S1、拆除重覆冰区可取消地线输电线路的普通地线及光纤复合架空地线，拆除地线支架，在杆塔塔腰位置悬挂用于电力通信的全介质自承式ADSS光缆；S2、根据应力判断和距离判断，确定全介质自承式ADSS光缆的型号；S3、建立输电线路塔线体系模型，确定全介质自承式ADSS光缆的挂接位置；所述步骤S2包括以下步骤：S2.1、获取重覆冰区输电线路杆塔结构参数、环境气象参数和覆冰参数、导线参数和ADSS光缆技术参数；S2.2、分别计算ADSS光缆在最大覆冰厚度工况下的最大弧垂fmax和ADSS光缆两侧悬挂点的应力最大值σmax；S2.3、判断是否σmax≤σ，且ADSS光缆对交叉跨越物的距离S≥安全距离，若结果为否，则返回步骤S2.1，获取新的ADSS光缆技术参数；所述σ为ADSS光缆许用应力，所述安全距离为ADSS光缆对下方交叉跨越物的最小垂直距离；S2.4、若步骤S2.3的结果为是，则获取满足要求的ADSS光缆的型号和技术参数。进一步的，所述步骤S3包括以下步骤：S3.1、建立输电线路塔线体系模型，仿真计算ADSS光缆在杆塔塔腰不同垂直、水平挂接位置的感应电压，获得具有最小感应电压值Umin的对应ADSS光缆挂接位置；S3.2、比较是否Umin≤U0，U0为发生电腐蚀的临界感应电压，若结果为是，则将ADSS光缆直接挂接于与Umin相对应的杆塔塔腰位置；S3.3、若步骤S3.3的结果为否，则将ADSS光缆采用通信杆单独架设。进一步的，步骤S1中所述的重覆冰区可取消地线输电线路是指在最大覆冰厚度条件下，地线的悬挂点应力大于其许用应力，或导地线间距离小于其最小绝缘电气距离的输电线路，即满足下列公式：D＜0.012l+1式中，D是最大覆冰厚度条件下的导地线间距离，l为线路档距。进一步的，步骤S2.1中所述的输电线路杆塔结构参数、环境气象参数和覆冰参数、导线参数和ADSS光缆技术参数，分别包括输电线路杆塔结构尺寸图、线路额定电压、线路档距和呼高，环境温度、风速，最大覆冰厚度，导线和ADSS光缆的直径、截面积、线碰撞系数、计算拉断力、许用应力、弹性模量、单位长度重量和安全系数。进一步的，步骤S2.2中所述的最大弧垂fmax的计算公式为：式中，γ为ADSS光缆在覆冰工况下的比载，l为线路档距，σ0为ADSS光缆在弧垂最低点的应力，σ0＝σ/k，k为ADSS光缆安全系数。进一步的，步骤S2.2中所述的ADSS光缆两侧悬挂点的应力最大值σmax的计算公式为：σmax＝σ0+γfmax。进一步的，步骤S2.3中所述的ADSS光缆对交叉跨越物的距离S的计算公式为：S＝h-l0-fmax-h0式中，h为杆塔呼高，l0为绝缘子串长，h0为ADSS光缆下方的交叉跨越物的高度。优选地，步骤S2.3中所述的交叉跨越物为树木时，安全距离为2.0米；交叉跨越物为公路、市区道路路面时，安全距离为6.0米；交叉跨越物为房屋屋顶时，安全距离为1.5米；交叉跨越物为220kV电力线时，安全距离为4.0米。进一步的，步骤S3.2中所述的不同垂直、水平挂接位置是杆塔塔腰中心处、最外侧、中心处与最外侧连线中央的不同水平挂接位置，以及杆塔塔腰最外侧距最低相导线垂直距离为3m、5m、7m的不同垂直挂接位置。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：(1)本方法在重覆冰区输电线路取消地线后采用ADSS光缆，考虑了在覆冰重荷载下的弧垂和机械应力，选用合适的ADSS光缆型号，使ADSS光缆不被覆冰压断且对地交叉跨越物安全距离满足要求，适用于重覆冰区，提高了电力系统供电安全性；(2)本专利技术根据电场分布特性选择合适的挂接位置，延缓ADSS光缆发生电腐蚀现象；(3)本方法对重覆冰区可取消地线的输电线路电力通信物理通道进行设计，提高了重覆冰区输电线路信号和数据传输的安全可靠性；(4)本专利技术的设计方法容易实现，可操作性强，为重覆冰区取消地线输电线路的电力通信设计和改造提供了完整、可靠的解决方案；(5)本方法应用广泛，适用于重覆冰区不高于500kV电压等级的可取消地线输电线路的电力通信设计。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术一种重覆冰区可取消地线输电线路电力通信设计方法的流程图；图2为本专利技术实施例可取消地线输电线路杆塔的结构尺寸示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：/nS1、拆除重覆冰区可取消地线输电线路的普通地线及光纤复合架空地线，拆除地线支架，在杆塔塔腰位置悬挂用于电力通信的全介质自承式ADSS光缆；/nS2、根据应力判断和距离判断，确定全介质自承式ADSS光缆的型号；/nS3、建立输电线路塔线体系模型，确定全介质自承式ADSS光缆的挂接位置；/n所述步骤S2包括以下步骤：/nS2.1、获取重覆冰区输电线路杆塔结构参数、环境气象参数和覆冰参数、导线参数和ADSS光缆技术参数；/nS2.2、分别计算ADSS光缆在最大覆冰厚度工况下的最大弧垂f

【技术特征摘要】
1.一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
S1、拆除重覆冰区可取消地线输电线路的普通地线及光纤复合架空地线，拆除地线支架，在杆塔塔腰位置悬挂用于电力通信的全介质自承式ADSS光缆；
S2、根据应力判断和距离判断，确定全介质自承式ADSS光缆的型号；
S3、建立输电线路塔线体系模型，确定全介质自承式ADSS光缆的挂接位置；
所述步骤S2包括以下步骤：
S2.1、获取重覆冰区输电线路杆塔结构参数、环境气象参数和覆冰参数、导线参数和ADSS光缆技术参数；
S2.2、分别计算ADSS光缆在最大覆冰厚度工况下的最大弧垂fmax和ADSS光缆两侧悬挂点的应力最大值σmax；
S2.3、判断是否σmax≤σ，且ADSS光缆对交叉跨越物的距离S≥安全距离，若结果为否，则返回步骤S2.1，获取新的ADSS光缆技术参数；所述σ为ADSS光缆许用应力，所述安全距离为ADSS光缆对下方交叉跨越物的最小垂直距离；
S2.4、若步骤S2.3的结果为是，则获取满足要求的ADSS光缆的型号和技术参数。


2.根据权利要求1所述的一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
S3.1、建立输电线路塔线体系模型，仿真计算ADSS光缆在杆塔塔腰不同垂直、水平挂接位置的感应电压，获得具有最小感应电压值Umin的对应ADSS光缆挂接位置；
S3.2、比较是否Umin≤U0，U0为发生电腐蚀的临界感应电压，若结果为是，则将ADSS光缆直接挂接于与Umin相对应的杆塔塔腰位置；
S3.3、若步骤S3.3的结果为否，则将ADSS光缆采用通信杆单独架设。


3.根据权利要求1所述的一种重覆冰区可取消地线输电线路的电力通信设计方法，其特征在于，步骤S1中所述的重覆冰区可取消地线输电线路是指在最大覆冰厚度条件下，地线的悬挂点应力大于其许用应力，或导地线间距离小于其最小绝缘电气距离的输电线路，即满足下列公式：
D＜0.012l+1
式中，D是最大覆冰厚度条件下的导地线间距离，l为线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，胡建平，方针，谢鹏康，李波，蒋正龙，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43