基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法技术

本申请提出了一种基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法，涉及高电压技术领域，其中，该方法包括：通过监测装置实时测量待监测档线路内地线的电磁信号，其中，监测装置安装于待监测档两端的杆塔塔头处；在地线电磁信号未发生变化时，根据导线电流值、地线电磁信号计算导地线未覆冰时的位置信息；在地线电磁信号发生变化时，查询导线电流变化情况，若导线电流未发生变化，则确定线路覆冰，若导线电流发生变化，基于变化后的导线电流值和导地线未覆冰时的位置信息计算理论地线电磁信号，并基于理论地线电磁信号和实际地线电磁信号的差异确定线路覆冰情况。采用上述方案的本发明专利技术实现了架空线路导地线覆冰状况的准确检测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法


[0001]本申请涉及高电压
，尤其涉及基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法和装置。

技术介绍

[0002]架空线路的导线和地线覆冰是冬春二季的常见现象，而覆冰会导致导地线发生故障，例如架空线路因遭受寒潮而产生覆冰，并引发相关故障。导地线覆冰引起的架空线路事故可分为如下几类：过负载事故、不均匀覆冰或不同期脱冰事故、覆冰导线舞动。
[0003]有效对架空线路的导地线覆冰情况进行实时在线监测是及时采取融冰策略、预防电网冰灾的基础，但目前常见的技术还不能很好满足架空线路导地线覆冰监测的需求。现有的主要手段包括使用位移、拉力等传感器以及进行视频监测，但这些方法都具有一定局限性。对于直接安装在导线上的位移、拉力等传感器，在安装或维修时需要线路停电或带电作业，便捷性较差；其次，此类传感器受磨损较严重，而传感器故障又可能影响线路正常运行。对于视频监测，首先，在雾、雪天气下，图像难以清晰；其次，视频数据传输量大，对于通信要求高。为解决上述问题，国内研究团队提出了利用激光测量并反推导线弧垂，进而反推导线位置信息的思路。但实际运行中，激光测量设备使用繁琐，成本高，难以全线推广。
[0004]导线和地线存在较为强烈的互感耦合，可以根据地线电磁信号反推导地线间的位置关系。基于此原理产生了基于地线电磁信号的架空线路舞动监测与定位算法、基于地线电磁信号的架空线路导线风偏监测方法。但上述方法均为在一定假设条件下得到的，在实际应用中存在部分局限性，并且导地线覆冰的监测也与舞动、风偏的监测有着本质区别，具体如下：由于地线往往不采用绞线，且地线半径较小，所以地线基本不会发生舞动，故在基于地线电磁信号监测导线舞动时，假设地线的空间位置没有发生变化；但对于覆冰情况，导线地线均会覆冰，且地线受覆冰影响更大，因此导地线的弧垂和对地高度均会变化，且变化程度不同。目前已有的基于导地线电磁耦合的导线位置信息监测方法，只能得到导地线的相对距离，但在地线位置也发生变化的覆冰工况下，如果不引入新的监测量或分析手段，则无法仅根据地线电压或电流的幅值来判断线路的覆冰情况。除此之外，导地线覆冰常见于山区，山区内导地线两侧挂点高度往往不同，但现有的基于地线电磁信号的导线位置监测方法通常都假设导地线两侧挂点等高，可推广性较差。与此同时，受沿线微气象的影响，在同一档距的导地线的覆冰厚度也有可能有明显差异，但在现有研究中此差异往往被忽略。同时，导地线覆冰情况下，地线电磁信号变化量相对较小，地线覆冰后对地距离产生变化，因此地线回路的自感也会发生变化，进而影响地线电磁信号，若不对此进行考虑，则覆冰监测结果会存在较大误差。
[0005]综上所述，现有的在线监测手段还不能很好地满足输电线路导地线覆冰在线监测的需求。

技术实现思路

[0006]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本申请的第一个目的在于提出一种基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法，解决了现有方法未考虑地线位置发生变化时的导地线覆冰状况的监测，且未考虑在档距内位置不同对覆冰厚度的影响，实现了架空线路导地线覆冰状况的准确检测。
[0008]本申请的第二个目的在于提出一种基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测装置。
[0009]为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法，包括：通过监测装置实时测量待监测档线路内地线的电磁信号，其中，所述监测装置安装于待监测档两端的杆塔塔头处；在地线电磁信号未发生变化时，根据导线电流值、地线电磁信号计算导地线未覆冰时的位置信息；在地线电磁信号发生变化时，查询导线电流变化情况，若导线电流未发生变化，则确定线路覆冰，若导线电流发生变化，基于变化后的导线电流值和导地线未覆冰时的位置信息计算理论地线电磁信号，并基于理论地线电磁信号和实际地线电磁信号的差异确定线路覆冰情况。
[0010]本申请实施例的基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法，考虑了导线两端挂点不等高、具体导地线覆冰差异以及覆冰引起的地线回路自感变化的影响，避免档距内导地线竖直方向的空间位置沿线不规则变化的影响，实现对架空线路导地线覆冰状况的准确监测
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，根据导线电流值、地线电磁信号计算导地线未覆冰时的位置信息，包括：
[0012]获取线路杆塔结构和导地线在待监测档内两端的挂点高度信息；
[0013]根据导线电流值、地线电磁信号、线路杆塔结构和挂点高度信息计算导地线的相对位置信息以及导地线的弧垂。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，基于理论地线电磁信号和实际地线电磁信号的差异确定线路覆冰情况，包括：
[0015]判断理论电磁信号和实际电磁信号是否相符，若相符，确定线路未覆冰，若不相符，确定线路覆冰。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，在确定线路覆冰后，还包括：
[0017]获取变化后的地线电磁信号的幅值和相位；
[0018]根据未覆冰时的地线对地高度计算地线回路自感，并根据地线回路自感计算导地线位置变化关系方程组的系数，得到导地线位置变化关系方程组；
[0019]将变化后的地线电磁信号的幅值和相位和导地线未覆冰时的位置信息代入导地线位置变化关系方程组进行求解，得到导地线对地高度变化量；
[0020]根据导地线对地高度变化量计算变化后的地线对地高度，根据变化后的地线对地高度计算变化后的地线回路自感，并根据变化后的地线回路自感计算新的导地线位置变化关系方程组的系数，得到新的导地线位置变化关系方程组，将变化后的地线电磁信号的幅值和相位和导地线未覆冰时的位置信息代入新的导地线位置变化关系方程组进行求解，得到新的导地线对地高度变化量；
[0021]重复进行导地线高度变化量的计算，直至前后两次计算得到的导地线对地高度变化量满足预设误差，停止计算，并根据最后得到的导地线高度变化量计算导地线各自的覆冰厚度，并在覆冰厚度超过阈值时发出警报。
[0022]可选地，在本申请的一个实施例中，导地线位置变化关系方程组表示为：
[0023][0024][0025]其中，ΔI
left
‑
gw
、ΔI
right
‑
gw
、ΔI
left
‑
opgw
、ΔI
right
‑
opgw
为覆冰前后测量的地线电流有效值变化量，为计算得到的相位变化量，ΔS
gw
、ΔS
opgw
、ΔS
A
、ΔS
B
、ΔS
C
为导地线的最大弧垂变化量，S0
gw
、S0
opgw
、S0
A
、S0
B
、S0
C
表示覆冰前导地线的弧垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测方法，其特征在于，包括以下步骤：通过监测装置实时测量待监测档线路内地线的电磁信号，其中，所述监测装置安装于待监测档两端的杆塔塔头处；在所述地线电磁信号未发生变化时，根据导线电流值、地线电磁信号计算导地线未覆冰时的位置信息；在地线电磁信号发生变化时，查询导线电流变化情况，若导线电流未发生变化，则确定线路覆冰，若导线电流发生变化，基于变化后的导线电流值和所述导地线未覆冰时的位置信息计算理论地线电磁信号，并基于所述理论地线电磁信号和实际地线电磁信号的差异确定线路覆冰情况。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据导线电流值、地线电磁信号计算导地线未覆冰时的位置信息，包括：获取线路杆塔结构和导地线在待监测档内两端的挂点高度信息；根据所述导线电流值、所述地线电磁信号、所述线路杆塔结构和所述挂点高度信息计算所述导地线的相对位置信息以及导地线的弧垂。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述理论地线电磁信号和实际地线电磁信号的差异确定线路覆冰情况，包括：判断所述理论电磁信号和所述实际电磁信号是否相符，若相符，确定线路未覆冰，若不相符，确定线路覆冰。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述线路覆冰后，还包括：获取变化后的地线电磁信号的幅值和相位；根据未覆冰时的地线对地高度计算地线回路自感，并根据所述地线回路自感计算导地线位置变化关系方程组的系数，得到导地线位置变化关系方程组；将所述变化后的地线电磁信号的幅值和相位和导地线未覆冰时的位置信息代入所述导地线位置变化关系方程组进行求解，得到导地线对地高度变化量；根据导地线对地高度变化量计算变化后的地线对地高度，根据所述变化后的地线对地高度计算变化后的地线回路自感，并根据所述变化后的地线回路自感计算新的导地线位置变化关系方程组的系数，得到新的导地线位置变化关系方程组，将所述变化后的地线电磁信号的幅值和相位和导地线未覆冰时的位置信息代入所述新的导地线位置变化关系方程组进行求解，得到新的导地线对地高度变化量；重复进行导地线高度变化量的计算，直至前后两次计算得到的导地线对地高度变化量满足预设误差，停止计算，并根据最后得到的导地线高度变化量计算导地线各自的覆冰厚度，并在所述覆冰厚度超过阈值时发出警报。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述导地线位置变化关系方程组表示为：
其中，ΔI
left
‑
gw
、ΔI
right
‑
gw
、ΔI
left
‑
opgw
、ΔI
right
‑
opgw
为覆冰前后测量的地线电流有效值变化量，为计算得到的相位变化量，ΔS
gw
、ΔS
opgw
、ΔS
A
、ΔS
B
、ΔS
C
为导地线的最大弧垂变化量，S0
gw
、S0
opgw
、S0
A
、S0
B
、S0
C
表示覆冰前导地线的弧垂，α、β为表征地线弧垂变化对地线内阻抗和对地导纳的参数，f为导线弧垂对地线上电流有效值的影响系数，g为导线弧垂对地线上电流相位的影响系数。6.一种基于导地线电磁耦合的架空线路导地线覆冰监测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，崔哲睿，胡军，何金良，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：