一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法及系统，包括：获取直线塔的架空地线参数、绝缘子参数和地形参数；根据所述架空地线参数、所述绝缘子参数和所述地形参数，构建数字孪生模型；在所述数字孪生模型中设置施加若干覆冰厚度，获得若干所述覆冰厚度对应的若干悬垂串偏斜角计算值；根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式；根据覆冰监测终端监测到的悬垂串偏斜角实测值和所述拟合关系式，得到地线等值覆冰厚度。本发明专利技术能够减小覆冰厚度计算误差，提高覆冰在线监测的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及输电线路覆冰在线监测领域，尤其涉及一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法及系统。

技术介绍

[0002]冰灾严重威胁着电网的安全运行，极端寒冷天气的出现使得输电线路大面积覆冰事件频发，导致发生输电线路断线、倒塔、绝缘子闪络等事故，给电网造成巨大的经济财产损失。因此，覆冰在线监测是电网防冰抗冰工作的重要一环，现有技术中以称重法为等值覆冰厚度的力学测量方法，广泛运用于直线塔上，但该方法在利用直线塔力学模型进行地线等值覆冰厚度计算时，计算结果误差大，导致覆冰在线监测的准确性差。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法及系统，以解决现有技术计算结果误差大问题，本专利技术通过建立悬垂串偏斜角和覆冰厚度的关系，计算得到等值覆冰厚度，提高覆冰在线监测的准确性。
[0004]本专利技术实施例提供了一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法，包括：
[0005]获取直线塔的架空地线参数、绝缘子参数和地形参数；
[0006]根据所述架空地线参数、所述绝缘子参数和所述地形参数，构建数字孪生模型；
[0007]在所述数字孪生模型中设置施加若干覆冰厚度，获得若干所述覆冰厚度对应的若干悬垂串偏斜角计算值；
[0008]根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式；
[0009]根据覆冰监测终端监测到的悬垂串偏斜角实测值和所述拟合关系式，得到地线等值覆冰厚度。
[0010]进一步地，所述根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式，具体包括：
[0011]根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，利用拟合建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角计算值的映射关系，得到拟合关系式：
[0012]b＝f(θ)
[0013]其中，b为覆冰厚度，θ为悬垂串偏斜角计算值。
[0014]进一步地，所述数字孪生模型为地线
‑
绝缘子串耦合模型。
[0015]进一步地，所述方法还包括：
[0016]向沿弧线上的节点施加集中力，以模拟地线覆冰荷载；
[0017]其中，根据下式计算得到所述集中力：
[0018]ω＝0.9πgb(b+D)
×
10
‑3[0019]T＝ωL＝[0.9πgb(b+D)
×
10
‑3]L
[0020]式中，D为地线外径，b为覆冰厚度，g为重力加速度，ω为地线单位长度重力，L为单元长度，T为施加到数字孪生模型的集中力。
[0021]相应地，本专利技术实施例还提供了一种直线塔地线等值覆冰厚度测量系统，包括：
[0022]获取参数模块，用于获取直线塔的架空地线参数、绝缘子参数和地形参数；
[0023]构建模型模块，用于根据所述架空地线参数、所述绝缘子参数和所述地形参数，构建数字孪生模型；
[0024]施加覆冰厚度模块，用于在所述数字孪生模型中设置施加若干覆冰厚度，获得若干所述覆冰厚度对应的若干悬垂串偏斜角计算值；
[0025]建立拟合关系式模块，用于根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式；
[0026]计算覆冰厚度模块，用于根据覆冰监测终端监测到的悬垂串偏斜角实测值和所述拟合关系式，得到地线等值覆冰厚度。
[0027]与现有技术相比，本专利技术实施例提供了一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法及系统，通过架空地线参数、绝缘子参数和地形参数，构建数字孪生模型；根据数字孪生模型和若干覆冰厚度，获得与覆冰厚度对应的悬垂串偏斜角计算值，并建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式；根据覆冰监测终端监测到的悬垂串偏斜角实测值和所述拟合关系式，得到地线等值覆冰厚度；本专利技术实施例根据直线塔地线在覆冰时会造成明显的悬垂串偏斜角的特点，建立数字孪生模型，得到覆冰厚度和悬垂串偏斜角计算值的拟合关系式，并根据监测到的悬垂串偏斜角实测值反推得到覆冰厚度，减小计算误差，提高覆冰在线监测的准确性。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例提供的一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法的流程示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的一种直线塔地线等值覆冰厚度测量系统的结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]参见图1，是本专利技术实施例提供的一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法的流程示意图，包括：
[0032]S11、获取直线塔的架空地线参数、绝缘子参数和地形参数；
[0033]作为举例的，所述架空地线参数包括地线型号、地线外径、地线自重、地线截面积、地线弹性模量、地线最大拉断力、地线线膨胀系数、地线初始架线应力；所述绝缘子参数包括绝缘子串重和绝缘子串长；所述地形参数包括两侧档距和两侧高差。
[0034]S12、根据所述架空地线参数、所述绝缘子参数和所述地形参数，构建数字孪生模
型；
[0035]作为举例的，构建数字孪生模型包括：选取构建模块单元、覆冰荷载的模拟和导线的找形。具体地，选用LINK10单元模拟地线作为单元，选用LINK8单元模拟绝缘子作为单元。采用集中力模拟法实现覆冰荷载的模拟，即通过采用沿弧线上的节点施加集中力来模拟输电线覆冰荷载。对导线找形的基本原理为：在弦线位置创建输电线有限元模型，采用实际材料属性和实常数，并设置很小的初始应变，施加自重荷载，以索的水平张力为收敛条件进行迭代，逐步更新有限元模型，其最终结果即为在导线自重作用下的初始变形，从而确定地线在自重荷载下的应力分布和几何结构。
[0036]可以理解的，在确定覆冰监测终端位置两侧的地形参数后，输入两侧档距和两侧高差；并根据输电线的特点，选用一个轴向仅受拉的杆单元模拟地线；当设置为仅受拉时，如果单元受压，刚度消就失，以此模拟缆索或链条的松弛，输入地线参数，其包括地线型号、地线外径、地线自重、地线截面积、地线弹性模量、地线最大拉断力、地线线膨胀系数、地线初始架线应力，确保数字孪生模型地线水平张力正确；同时忽略绝缘子串的结构细节，将绝缘子串简化为杆，输入绝缘子串重和绝缘子串长。
[0037]在本专利技术实施例中，通过构建数字孪生模型，可以直观、全面反映输电线路受力特性，反应覆冰下输电线路真实的受力情况。
[0038]S13、在所述数字孪生模型中设置施加若干覆冰厚度，获得若干所述覆冰厚度对应的若干悬垂串偏斜角计算值；
[0039]S14、根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直线塔地线等值覆冰厚度测量方法，其特征在于，包括：获取直线塔的架空地线参数、绝缘子参数和地形参数；根据所述架空地线参数、所述绝缘子参数和所述地形参数，构建数字孪生模型；在所述数字孪生模型中设置施加若干覆冰厚度，获得若干所述覆冰厚度对应的若干悬垂串偏斜角计算值；根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式；根据覆冰监测终端监测到的悬垂串偏斜角实测值和所述拟合关系式，得到地线等值覆冰厚度。2.如权利要求1所述的直线塔地线等值覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角的拟合关系式，具体包括：根据若干所述覆冰厚度及若干所述悬垂串偏斜角计算值，利用拟合建立关于覆冰厚度和悬垂串偏斜角计算值的映射关系，得到拟合关系式：b＝f(θ)其中，b为覆冰厚度，θ为悬垂串偏斜角计算值。3.如权利要求1所述的直线塔地线等值覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述数字孪生模型为地线
‑
绝缘子串耦合模型。4.如权利要求1所述的直线塔地线等值覆冰...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛唯，毛先胤，黄欢，杨旗，吕乾勇，文屹，黄增浩，李昊，何锦强，赵林杰，廖永力，张志强，朱登杰，王斌，魏发生，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：