一种输电线路覆冰动态监测方法、系统、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种输电线路覆冰动态监测方法、系统、装置及存储介质，其方法包括获取典型气象条件下的环境温度和导线最大比载，确定导线应力方程；采用牛顿迭代法计算关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力；计算得到关联杆塔的垂直档距；获取关联杆塔的风偏角，计算关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度；获取绝缘子串所承受的拉力值和绝缘子串顺线方向倾斜角，计算得到导线覆冰后的单位长度荷载；计算得到导线单位长度的覆冰荷载；根据导线单位长度的覆冰荷载计算得到导线等值覆冰厚度；本发明专利技术能够考虑环境温度、最大比载等参数影响，实现了对导线等值覆冰厚度的动态监测，提高了输电线路覆冰监测的准确性。提高了输电线路覆冰监测的准确性。提高了输电线路覆冰监测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路覆冰动态监测方法、系统、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种输电线路覆冰动态监测方法、系统、装置及存储介质，属于输电线路


技术介绍

[0002]输电线路覆冰后如果出现自行脱落，则会造成导线相碰、引起线路跳闸。在导线悬挂点会产生冲击力和冲击荷载，造成导线断股断线。输电线路覆冰如果不脱落，持续增长，会增大导线张力，张力和荷载超过金具的机械强度后，也会造成断线。导线张力增大，会加大杆塔各个部位和杆塔基础的力矩和荷载，荷载超过杆塔机械强度一定的限值，就会造成杆塔基础下降、杆塔弯曲、倾斜，杆塔某些部分折断甚至倒塔。
[0003]线路覆冰引起的上述故障是电网长期面临的潜在威胁，影响电网的安全运行。上述故障发生时，受到天气、交通等因素的影响，有时不能快速地对故障线路进行抢修，导致用户长时间停电，影响用户日常生活和社会秩序，造成严重的经济损失。
[0004]采用覆冰监测系统对输电线路覆冰进行监测是目前应对上述故障的重要方法。覆冰监测系统通常由各类传感器、无线公用通信网络、监控系统主站、覆冰监测应用软件等组成。目前基于称重的力学载荷监测方法是：采用拉力传感器、角度传感器采集现场数据，将现场采集数据通过无线公用通信网络回传至输电线路覆冰监测系统主站，在监控系统主站完成导线覆冰荷载的计算，实现对输电线路导线覆冰状态的监测。现有的基于称重的力学载荷监测算法通常采用导线静态应力计算覆冰监测相关的力学参数，没有考虑环境温度、最大比载等参数对导线运行应力的影响，导致覆冰监测结果准确性不高。目前在监控系统主站完成导线覆冰荷载计算的监测方案，对于无线公用通信网络信号较弱地区的易覆冰线路段，容易发生采集数据部分丢失、传输延迟等问题，导致覆冰监测的可靠性不高。
[0005]为了解决上述问题，本申请提出了一种输电线路覆冰动态监测方法、系统、装置及存储介质。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种输电线路覆冰动态监测方法、系统、装置及存储介质，通过获取导线环境温度、最大比载等参数，能够计算导线动态应力，进而实现对导线覆冰荷载的动态监测，提高了覆冰监测结果的准确性。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种输电线路覆冰动态监测方法，包括：
[0009]获取典型气象条件下的环境温度和导线最大比载，确定导线应力方程；
[0010]基于导线应力方程采用牛顿迭代法计算关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力；
[0011]基于关联杆塔两侧导线在垂直平面内导线应力计算得到关联杆塔的垂直档距；
[0012]获取关联杆塔的风偏角，计算关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长
度；
[0013]获取绝缘子串所承受的拉力值和绝缘子串顺线方向倾斜角，结合关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度，计算得到导线覆冰后的单位长度荷载；
[0014]根据导线覆冰后的单位长度荷载与导线单位长度自重荷载的差值，得到导线单位长度的覆冰荷载；
[0015]根据导线单位长度的覆冰荷载计算得到导线等值覆冰厚度。
[0016]可选的，所述导线应力方程为：
[0017][0018][0019]式中，式中，l为相邻两基杆塔的水平档距，l
tγ
为相邻两基杆塔的临界档距，σ
x
为导线应力，E为导线弹性系数，γ0为导线自重比载，γ
max
为导线最大比载，β为相邻两基杆塔的高差角，a为导线温度线膨胀系数，t
x
、t
min
为典型气象条件时的环境温度和最低气温，σ
max
为导线最大允许应力。
[0020]可选的，所述采用牛顿迭代法计算关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力包括：
[0021]对导线应力进行迭代计算，其表达式如下：
[0022][0023]式中，和分别为导线应力第n次和第n+1次迭代的计算值；E为导线弹性系数，γ0为导线自重比载，l为相邻两基杆塔的水平档距，β为相邻两基杆塔的高差角，a为导线温度线膨胀系数，t
x
、t
min
为典型气象条件时的环境温度和最低气温，σ
max
为导线最大允许应力；
[0024]当停止迭代计算，得到导线应力σ
x
；
[0025]式中，δ为预设的迭代阈值。
[0026]可选的，所述关联杆塔的垂直档距为：
[0027]l
H
＝l1+l2[0028][0029][0030]式中，l
H
为关联杆塔的垂直档距，h
b
、h
c
分别为关联杆塔导线悬挂点与两侧杆塔导线悬挂点的海拔高度差，σ
xb
、σ
xc
分别为关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力，l
b
、l
c
分别为关联杆塔两侧的水平档距，β
b
、β
c
分别为关联杆塔两侧档距的高差角，γ为关联杆塔两侧导线自重比载。
[0031]可选的，所述关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度为：
[0032]L
′
H
＝L
′1+L
′2[0033][0034][0035]式中，L
′
H
为关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度，h
b
、h
c
分别为关联杆塔导线悬挂点与两侧杆塔导线悬挂点的海拔高度差，σ
xb
、σ
xc
分别为关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力，l
b
、l
c
分别为关联杆塔两侧的水平档距，β
b
、β
c
分别为关联杆塔两侧档距的高差角，γ为关联杆塔两侧导线自重比载，η为风偏角。
[0036]可选的，所述导线覆冰后的单位长度荷载为：
[0037][0038]式中，q
ice
为导线覆冰后的单位长度荷载，F为绝缘子串所受拉力值，θ为绝缘子串顺线方向倾斜角，G为绝缘子串及金具自重，m为导线分裂数，q0为导线的单位长度自重荷载；η为风偏角，L
′
H
为关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度。
[0039]可选的，所述导线等值覆冰厚度为：
[0040][0041]式中，b为导线等值覆冰厚度，g为重力常数，ρ0为雨凇覆冰密度，D为导线直径，q
ice
为导线覆冰后的单位长度荷载。
[0042]第二方面，本专利技术提供了一种输电线路覆冰动态监测系统，包括依次电性连接的数据采集单元、基于LoRa的无线自组织网络、覆冰边缘监测装置、光电转换器及监控主站；
[0043]所述数据采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路覆冰动态监测方法，其特征在于，包括：获取典型气象条件下的环境温度和导线最大比载，确定导线应力方程；基于导线应力方程采用牛顿迭代法计算关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力；基于关联杆塔两侧导线在垂直平面内导线应力计算得到关联杆塔的垂直档距；获取关联杆塔的风偏角，计算关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度；获取绝缘子串所承受的拉力值和绝缘子串顺线方向倾斜角，结合关联杆塔的垂直档距在风偏平面内对应的导线长度，计算得到导线覆冰后的单位长度荷载；根据导线覆冰后的单位长度荷载与导线单位长度自重荷载的差值，得到导线单位长度的覆冰荷载；根据导线单位长度的覆冰荷载计算得到导线等值覆冰厚度。2.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰动态监测方法，其特征在于，所述导线应力方程为：方程为：式中，式中，l为相邻两基杆塔的水平档距，l
tγ
为相邻两基杆塔的临界档距，σ
x
为导线应力，E为导线弹性系数，γ0为导线自重比载，γ
max
为导线最大比载，β为相邻两基杆塔的高差角，a为导线温度线膨胀系数，t
x
、t
min
为典型气象条件时的环境温度和最低气温，σ
max
为导线最大允许应力。3.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰动态监测方法，其特征在于，所述采用牛顿迭代法计算关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力包括：对导线应力进行迭代计算，其表达式如下：式中，和分别为导线应力第n次和第n+1次迭代的计算值；E为导线弹性系数，γ0为导线自重比载，l为相邻两基杆塔的水平档距，β为相邻两基杆塔的高差角，a为导线温度线膨胀系数，t
x
、t
min
为典型气象条件时的环境温度和最低气温，σ
max
为导线最大允许应力；当停止迭代计算，得到导线应力σ
x
；式中，β为预设的迭代阈值。4.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰动态监测方法，其特征在于，所述关联杆塔
的垂直档距为：l
H
＝l1+l
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式中，l
H
为关联杆塔的垂直档距，h
b
、h
c
分别为关联杆塔导线悬挂点与两侧杆塔导线悬挂点的海拔高度差，σ
xb
、σ
xc
分别为关联杆塔两侧导线在垂直平面内的导线应力，l
b
、l
c
分别为关联杆塔两侧的水平档距，β
b
、β
c
分别为关联杆塔两侧档距的高差角，γ为关联杆塔两侧导线自重比载。...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛嘉，杨晓旭，邓其龙，袁堃，叶伟，杨俊，杨珂，
申请(专利权)人：安徽南瑞继远电网技术有限公司国网电力科学研究院有限公司国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，
类型：发明
国别省市：