专利名称：一种架空输电线路舞动预警方法
技术领域：
本发明涉及电力领域的架空输电线路在线监测领域，尤其涉及一种架空输电线路
舞动预警方法。
背景技术：
架空输电线路舞动是覆冰导线产生的低频率(0. 1 3Hz)、大振幅(导线直径的 5 300倍)的自激振动，它的形成主要取决于三个方面覆冰、风速和风向、线路结构及参 数。导线舞动的危害可分为两类一类是导线舞动幅值大导致的相间闪络或相对架空 地线放电事故；另一类是导线舞动时产生的大的动态荷载对绝缘子、金具、导线及杆塔造成 冲击破坏，导致局部损坏甚至杆塔倒塌等严重电网事故。目前，输电线路舞动监测预警方法主要有两种一种是利用摄像头拍摄舞动时的 图像分析舞动轨迹，定性判断舞动幅度；另一种是沿线布置多个传感器采集舞动参数，拟合 导线舞动轨迹，计算舞动幅值、频率和半波数，从幅值(即高度)的方面来预警导线舞动。显 然，现有技术中缺少从规律变化的力的这一方面来预警导线舞动的方法。虽然已有拉力传感器(如光纤光栅应变传感器)应用于监测输电线路覆冰等荷载 增加情况，但其采集方式是不论舞动与否采集间隔和采集时间固定，采集量并未与架空输 电线路舞动直接相关，监测结果不能充分反映导线舞动的动态荷载变化，监测到的动态力 也无具体的实现故障预警方式，也无基于动态力的变化计算舞动幅值的实现方式，因此目 前无法准确分析舞动过程中输电线路和杆塔的受力情况，更无法综合分析舞动参数以实现 预警上述两类输电线路舞动事故的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种架空输电线路舞动预警方法，它解决 了目前预警方法只有幅值方面监测而无输电线路动态荷载变化监测，和缺少通过综合幅值 和动态荷载变化监测结果预警导线舞动，致使导线、绝缘子、金具和杆塔等可能造成破坏等 问题，能有效避免舞动事故的发生，具有安全性好、准确性高的优点。本发明的目的是通过下述技术方案实现的一种架空输电线路舞动预警方法，包 括如下步骤Si、监测覆冰导线动态荷载变化情况，测量至少一个周期内的垂直荷载和水平荷 载数据；S2、根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A ；S3、根据步骤Sl中的导线舞动的动态荷载测量和步骤S2中的导线舞动幅值A，进 行最大动荷载和最小电气间隙计算；S4、根据悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数，进行设计 荷载计算和设计电气间隙计算；
S5、将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的 最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，返回步骤Si。为更好的实现本发明，所述步骤Sl具体是指当线路等效覆冰厚度h > 0时，将导线振动传感器固定在导线上，通过导线振动传 感器测量导线舞动频率V，则舞动周期时间T = 1/v ；
将导线拉力传感器固定在导线表面，通过导线拉力传感器连续测量至少一个周期 T内的线路水平荷载Fh (t)变化数据；将绝缘子串拉力传感器安装在绝缘子串上端，通过绝缘子串拉力传感器连续测量 至少一个周期T内的线路垂直荷载Fv(t)变化数据。优选的，所述导线拉力传感器和绝缘子串拉力传感器是电阻应变式传感器或光纤 光栅应变传感器。优选的，所述S2具体包括以下步骤S2. 1计算覆冰导线静态线长Ss 通过下述求出舞动前覆冰导线静位移400
fs (χ) = xtan β - γ χ (1_χ) / (2F0cos β )式中，Υ为覆冰导线单位长度荷载，β为高差角，1为档距，F0为覆冰导线静态水 平荷载；通过下式求出F0
「π ^ I~厂2/3 COS β
权利要求
1.一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，包括如下步骤51、监测覆冰导线动态荷载变化情况，测量至少一个周期内的垂直荷载和水平荷载数据；52、根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A；53、根据步骤Sl中的导线舞动的动态荷载测量和步骤S2中的导线舞动幅值A，进行最 大动荷载和最小电气间隙计算；54、根据悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数，进行设计荷载 计算和设计电气间隙计算；55、将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小 电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，返回步骤Si。
2.根据权利要求1所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤Sl具 体是指当线路等效覆冰厚度h > 0时，将导线振动传感器固定在导线上，通过导线振动传感器 测量导线舞动频率v，则舞动周期时间T = 1/v ；将导线拉力传感器固定在导线表面，通过导线拉力传感器连续测量至少一个周期T内 的线路水平荷载Fh (t)变化数据；将绝缘子串拉力传感器安装在绝缘子串上端，通过绝缘子串拉力传感器连续测量至少 一个周期T内的线路垂直荷载Fv(t)变化数据。
3.根据权利要求2所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述导线拉力 传感器和绝缘子串拉力传感器是电阻应变式传感器或光纤光栅应变传感器。
4.根据权利要求2所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述S2具体包 括以下步骤S2. 1计算覆冰导线静态线长& 通过下述求出舞动前覆冰导线静位移fs(x) fs (χ) = xtan β -yx (1-χ) / (2F0cos β )式中，Y为覆冰导线单位长度荷载，β为高差角，1为档距，Ftl为覆冰导线静态水平荷载；通过下式求出Ftl F = I /2Z3COSyg “ 0 ]l24(Ss-//coS/ff)式中，Ss为覆冰导线静态线长，Ss通过下式计算S2. 2计算导线舞动线长Sg 导线舞动位移fg(x，t)通过下式求取 fg(x, t) =A sin (η π χ/1) sinwt式中，A为导线舞动幅值，η为舞动半波数，w为舞动角频率，W = 2jiv； 则舞动导线的位移f(x，t)为f(x, t) = fs (x) +fg(x, t) 导线舞动线长Sg为
5.根据权利要求4所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S3进 行最大动荷载和最小电气间隙计算，具体是指所述最大动荷载包括最大垂直荷载Fvmax和最大水平荷载Fmax，其中，Fvmax = max (Fv ⑴) Fmax = max (Fh ⑴)最小电气间隙包括相对相最小电气间隙和相对地线最小电气间隙，其中，相对相最小 电气间隙D min和相对地线最小电气间隙Dp_gmin分别通过下式求出式中，Dp_p为垂直相间距离，Dp_g为垂直相对地线距离。
6.根据权利要求5所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S4中 悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数包括绝缘子的机电破坏荷载 F1及其安全系数Sfl、金具的机械强度!^h及其安全系数Sfa、导线的计算拉断力F。及其安全 系数Src、导线自重m、导线设计覆冰厚度hm和杆塔垂直档距Iv ；所述步骤S4中进行的设计荷载计算包括设计垂直荷载计算和设计水平荷载计算；其 中，设计垂直荷载计算为Fv0 = min(FT0, F10, Fho) Fto — Ii1 γ mlv Fio — Fi/Sfi Fho — Fh/Sf H式中，H1为导线分裂数，YmS设计冰厚下的导线单位长度荷载，Ym利用H^nhm计算 得到；设计水平荷载计算为Fho — Fc/Sfc设计电气间隙包括相对相最小设计电气间隙和相对地线最小设计电气间隙，所述相对 相最小设计电气间隙具体是指不发生放电的相间导线最小空气间隙dp_p，所述相对地线最 小设计电气间隙是指不发生放电的相对地线的最小空气间隙dp_g。
7.根据权利要求6所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S5中 将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙 与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，具体是指a、当最大垂直荷载超过或等于设计垂直荷载，或者最大水平荷载超过或等于设计水平 荷载，即发出舞动过载预警信号；b、当相对相最小电气间隙小于或等于相对相最小设计电气间隙，或者相对地线最小电 气间隙小于或等于相对地线最小设计电气间隙，即发出舞动幅值超标预警信号。
8.根据权利要求1所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述导线的类 型为钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。
9.根据权利要求1所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述金具为线夹。
全文摘要
本发明公开了一种架空输电线路舞动预警方法，包括如下步骤S1、监测覆冰导线动态荷载变化情况，测量至少一个周期内的垂直荷载和水平荷载数据；S2、根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A；S3、根据步骤S1中的导线舞动的动态荷载测量和步骤S2中的导线舞动幅值A，进行最大动荷载和最小电气间隙计算；S4、根据悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数，进行设计荷载计算和设计电气间隙计算；S5、将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，返回步骤S1。本发明具有线路安全性好、准确性高的优点。
文档编号G01D21/02GK102095449SQ20101052716
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者李立浧, 郝艳捧, 阳林 申请人:华南理工大学