一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，所述方法包括：步骤1、将积冰器安装于输电线路杆塔处，每1座杆塔配备1台设备，每台设备的编号与输电线路杆塔号一一对应；步骤2、积冰器在冰雪气候中工作，采集并测量冰冻环境大气参数，计算所在杆塔“点”的输电线路冰情，包括积冰厚度、冰型及积冰增长率；步骤3、将积冰器所得杆塔的冰情及地理信息通过无线传输的方式上传至后台系统；步骤4、后台系统根据杆塔“点”的冰情，得到“整条”输电线路的冰情，实现以输电线路杆塔档距为最高分辨率对冰情定位；解决了基于天气预报技术的大气环境参数监测输电线路冰情，测量的冰情信息难以实现精确定位等技术问题。现精确定位等技术问题。现精确定位等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法


[0001]本专利技术属于输电线路冰情监测
，尤其涉及一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法。

技术介绍

[0002]目前，输电线路冰情的监测主要使用摄像头、风速仪、气象仪等传感设备，但上述设备在极端冰冻环境下存在冻结失效的问题，无法在极端条件下正常工作，此时人工观冰作为替代手段，架空输电线路通常达数公里至数十公里，部分特高压线路里程数更是成百上千，若依靠人工巡检，则存在人员投入大，经济性低，测量数据不准的问题。此外，基于天气预报技术的大气环境参数监测也有所应用，但其最高分辨率达3km
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3km，远大于常规输电线路杆塔档距，其测量的冰情信息难以实现精确定位。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，以解决基于天气预报技术的大气环境参数监测输电线路冰情，但其最高分辨率达3km
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3km，远大于常规输电线路杆塔档距，其测量的冰情信息难以实现精确定位等技术问题。
[0004]本专利技术技术方案是：
[0005]一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，所述方法包括：
[0006]步骤1、将积冰器安装于输电线路杆塔处，每1座杆塔配备1台设备，每台设备的编号与输电线路杆塔号一一对应；
[0007]步骤2、积冰器在冰雪气候中工作，采集并测量冰冻环境大气参数，计算所在杆塔“点”的输电线路冰情，包括积冰厚度、冰型及积冰增长率；
[0008]步骤3、将积冰器所得杆塔的冰情及地理信息通过无线传输的方式上传至后台系统；
[0009]步骤4、后台系统根据杆塔“点”的冰情，得到“整条”输电线路的冰情，实现以输电线路杆塔档距为最高分辨率对冰情定位。
[0010]积冰器安装在杆塔正下方或安装在杆塔周围区域与杆塔的距离不大于50m。
[0011]积冰器包括4根旋转积冰圆柱阵列及数据处理模块；每根旋转圆柱内置积冰质量传感器及旋转电机，负责冰雪重量及重量增长量的采集；数据处理模块包括测量、计算、储存及传输模块。
[0012]冰冻环境大气参数包括：环境风速v、环境温度T、液态水滴含量w及水滴中值体积直径MVD。
[0013]计算所在杆塔“点”的输电线路冰情，包括积冰厚度、冰型及积冰增长率的方法为：
[0014]步骤2.1、积冰器测量冰冻环境大气参数，包含环境风速U、环境温度T、液态水滴含量w及水滴中值体积直径MVD；并实时计算安装点杆塔处对应的输电线路冰情；
[0015]步骤2.2、4根旋转积冰圆柱直径分别为D1、D2、D3和D4，圆柱上积冰重量为Mi(i＝
1,2,3,4)，时间为t，则四个圆柱覆冰速率表示为：
[0016][0017]步骤2.3、已知4个覆冰速率，即可反求解以上四个非线性方程，得到4个未知的环境参数：
[0018][0019]采用即差分进化算法来实现覆冰参数的反算，将上式的非线性方程组转化为函数优化问题，
[0020]定义函数的表达式为：
[0021][0022]再将四个函数求和，得到优化目标函数Ф，通过差分进化算法，获得使Ф函数值为零的四个输入参数，即为非线性方程组的解；
[0023][0024]首先通过积冰器实时获得Δt时间内4根旋转圆柱体的积冰重量增量dM
i
(i＝1,2,3,4)，再结合圆柱体初始直径D及穷举的风速U，作为计算流程的参数输入；随后初始化积冰参数种群，计算影响积冰的核心参数水滴碰撞系数α
1i
及冻结系数α
2i
，得到4根圆柱体的差分定义函数及优化目标函数Ф；最后通过差分进化算法来实现覆冰参数的反算，并将计算结果进行储存；
[0025]环境参数确定后，计算积冰密度ρ
i
：
[0026]ρ
i
＝917(1
‑
α3)+840α3[0027]式中α3为水滴冻结系数；
[0028]步骤2.4、根据覆冰密度后计算得到Δt这一时间步长内覆冰厚度增量Δb和覆冰导体下一时间步长的初始直径D(t0+Δt)，L为计算线路的长度，Δm为Δt内积冰重量增量；
[0029][0030]步骤4所述根据杆塔“点”的冰情，得到“整条”输电线路的冰情，实现以输电线路杆塔档距为最高分辨率对冰情定位的方法为：当得到某2座相邻杆塔上输电线路的积冰情况后，将反应冰情的3个参数以输电线路长度为自变量进行线性拟合，即得到2座相邻杆塔间线路的冰情。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术采用基于积冰器的输电线路冰情高分辨率定位方法，可实现对任意长度、型号、电压等级的架空输电线路的冰情高分辨率在线监测，监测长度最低为输电线路档距，适用范围广泛。同时，积冰器安装简单，操作安全，可在冰雪环境中正常运行，为输电线路冰情监测及冰冻灾害预测带来便利，进而保证整个输电线路的安全稳定运行，减少不必要的经济损失和社会影响。
[0033]解决了基于天气预报技术的大气环境参数监测输电线路冰情，但其最高分辨率达3km
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3km，远大于常规输电线路杆塔档距，其测量的冰情信息难以实现精确定位等技术问题。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的流程图；
[0035]图2为本专利技术积冰器与杆塔相对位置示意图；
[0036]图3为积冰参数计算步骤流程图。
具体实施方式
[0037]本专利技术提供的一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，包括如下步骤：
[0038]S1.将具有输电线路冰雪在线监测功能的积冰器安装于输电线路杆塔上，每1座杆塔配备1台设备，每台设备的编号与输电线路杆塔号一一对应；
[0039]具体地：积冰器安装在杆塔正下方，若安装位置周围存在严重影响大气气流的障碍物，则可安装在杆塔周围区域，但与杆塔的距离不应大于50m。
[0040]进一步：积冰器由4根旋转积冰圆柱阵列及数据处理模块组成。4根旋转圆柱内置积冰质量传感器及旋转电机，负责冰雪重量及重量增长量的采集；数据处理模块包括测量、计算、储存及传输模块，可根据4根旋转圆柱阵列的积冰量及积冰速率实时计算冰冻环境大气参数及输电线路冰情，传输模块采用无线传送模块，将积冰器采集的参数及处理后的数据实时传输至后台系统。
[0041]每根旋转圆柱内部为多层同轴结构，由外向内依次为高导热金属蒙皮、正温度系数加热层、隔热层、空气层和旋转轴。
[0042]旋转电机带动高导热金属蒙皮、旋转轴等部件同轴心旋转，并开始记录单根圆柱体的覆冰质量，监测该数据开始计算实际覆冰情况，由传输模块将数据信息送至后台系统。
[0043]S2.积冰器在冰雪气候中工作，采集并测量冰冻环境大气参数，计算其所在杆塔“点”的输电线路冰情，包括积冰厚度、冰型及积冰增长率；
[0044]具体地：S1所述积冰器能够在极端冰冻环境下正常工作，并准确测量冰冻环境大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1、将积冰器安装于输电线路杆塔处，每1座杆塔配备1台设备，每台设备的编号与输电线路杆塔号一一对应；步骤2、积冰器在冰雪气候中工作，采集并测量冰冻环境大气参数，计算所在杆塔“点”的输电线路冰情，包括积冰厚度、冰型及积冰增长率；步骤3、将积冰器所得杆塔的冰情及地理信息通过无线传输的方式上传至后台系统；步骤4、后台系统根据杆塔“点”的冰情，得到“整条”输电线路的冰情，实现以输电线路杆塔档距为最高分辨率对冰情定位。2.根据权利要求1所述的一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，其特征在于：积冰器安装在杆塔正下方或安装在杆塔周围区域与杆塔的距离不大于50m。3.根据权利要求1所述的一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，其特征在于：积冰器包括4根旋转积冰圆柱阵列及数据处理模块；每根旋转圆柱内置积冰质量传感器及旋转电机，负责冰雪重量及重量增长量的采集；数据处理模块包括测量、计算、储存及传输模块。4.根据权利要求1所述的一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，其特征在于：冰冻环境大气参数包括：环境风速v、环境温度T、液态水滴含量w及水滴中值体积直径MVD。5.根据权利要求1所述的一种基于积冰器的输电线路冰情定位方法，其特征在于：计算所在杆塔“点”的输电线路冰情，包括积冰厚度、冰型及积冰增长率的方法为：步骤2.1、积冰器测量冰冻环境大气参数，包含环境风速U、环境温度T、液态水滴含量w及水滴中值体积直径MVD；并实时计算安装点杆塔处对应的输电线路冰情；步骤2.2、4根旋转积冰圆柱直径分别为D1、D2、D3和D4，圆柱上积冰重量为Mi(i＝1,2,3,4)，时间为t，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国林，陈宇，廖乙，邓颖，
申请(专利权)人：冰音科技重庆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：