一种输电线路分布式覆冰监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种输电线路分布式覆冰监测方法，步骤如下：步骤一、相位光时域反射仪监测到输电线路在未覆冰和覆冰时架空线的固有振动频率；步骤二、计算与数据处理单元根据未覆冰时架空线的固有振动频率，计算架空线未覆冰水平应力；步骤三、计算与数据处理单元分别获得架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力的关系以及单位长度质量与覆冰厚度的关系；步骤四、结合输电线路材料参数、地理信息参数、单位长度质量与覆冰厚度的关系以及架空线状态方程，以架空线覆冰厚度为未知量，计算与数据处理单元采用牛顿迭代法计算获得架空线的等值覆冰厚度。本发明具有监测方法智能化程度高、便于分析判断覆冰程度的特点，可以广泛应用于输电线路上。
【专利说明】_种输电线路分布式覆冰监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及输电线路，特别是涉及一种输电线路分布式覆冰监测方法。
【背景技术】
[0002] 在早期的覆冰监测中，国内外普遍采用建立观冰站的方法来研宄和观测输电线路 的覆冰情况，这种方法投资大，建设周期长，且运行成本高，数量有限，无法实现整个电网覆 冰状况的实时监测。近年来，输电线路覆冰和微气象在线监测技术得到了迅速的发展，并逐 渐成为感知电网覆冰状态和预防大面积覆冰、雪灾害事故的主要手段。目前发展起来覆冰 监测方法主要有：称重法、导线倾角法、图像监测法、覆冰速率计法、模拟导线法以及准分布 式光纤传感法等。其中，称重法、导线倾角法在国内的应用较为广泛。然而这些监测方法均 是点式监测方法，只针对输电线路上的某些特定线路进行覆冰状态监测，并不能实现真正 意义上的线路分布式实时监测。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种输电线路分布式覆冰监 测方法，具有监测方法智能化程度高、便于计算机进行自动分析判断覆冰程度、有着重要的 经济价值和社会价值的特点。
[0004] 本发明提供的一种输电线路分布式覆冰监测方法，包括如下步骤：步骤一、采用相 位光时域反射仪（phi-OTDR，phase-OpiticalTimeDomainReflectmeter)监测分别得到 输电线路在未覆冰和覆冰情况下架空线的固有振动频率fca和f〇2;步骤二、计算与数据处 理单元根据未覆冰情况下架空线的固有振动频率4，计算架空线未覆冰情况下的水平应力 Otll;步骤三、计算与数据处理单元分别获得架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力 的关系以及单位长度质量与覆冰厚度的关系，架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力 的关系公式为其中，覆冰后架空线的水平应力为Otl2，单位长度质量为m(12， 1为架空线的档距，&为覆冰情况下架空线的固有振动频率，A为架空线的计算截面积； 架空线覆冰情况下单位长度质量与覆冰厚度的关系公式为：1?=nid+0. 9πb(d+b)XΚΓ3， 其中，d为架空线的直径，b为覆冰厚度，m°为未覆冰情况下架空线的单位长度质量；步骤 四、结合输电线路材料参数、地理信息参数、单位长度质量与覆冰厚度的关系以及架空线状 态方程，以输电线路架空线覆冰厚度为未知量，计算与数据处理单元采用牛顿迭代法计算 获得架空线的等值覆冰厚度，实现输电线路的分布式覆冰监测，所述架空线状态方程如下：
【权利要求】
1. 一种输电线路分布式覆冰监测方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一、采用相位光时域反射仪监测分别得到输电线路在未覆冰和覆冰情况下架空线 的固有振动频率feu和f〇2; 步骤二、计算与数据处理单元根据未覆冰情况下架空线的固有振动频率计算架空 线未覆冰情况下的水平应力〇O1; 步骤三、计算与数据处理单元分别获得架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力的 关系以及单位长度质量与覆冰厚度的关系，架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力的 关系公式为：
其中，覆冰后架空线的水平应力为Otl2，单位长度质量为!Ikl2, 1为架空线的档距，^为 覆冰情况下架空线的固有振动频率，A为架空线的计算截面积； 架空线覆冰情况下单位长度质量与覆冰厚度的关系公式为：m02=m〇+0· 9πb(d+b)X1CT3， 其中，d为架空线的直径，b为覆冰厚度，Hltl为未覆冰情况下架空线的单位长度质量； 步骤四、结合输电线路材料参数、地理信息参数、单位长度质量与覆冰厚度的关系以及 架空线状态方程，以输电线路架空线覆冰厚度为未知量，计算与数据处理单元采用牛顿迭 代法计算获得架空线的等值覆冰厚度，实现输电线路的分布式覆冰监测，所述架空线状态 方程如下：
式中〇(11和σα分别为架空线未覆冰和覆冰情况下对应的水平应力，E为缆线的杨氏 模量，β为档距的高差角，α为缆线的热膨胀系数，1为架空线的档距，tJPt2分别为未覆 冰和覆冰情况下缆线的温度，在覆冰期间认为γ'和γ分别为覆冰和未覆冰情况 mt)g 下的综合比载，所述γ'和γ与架空线单位长度质量关系为彳Z= 式中 Hltl为架空线未覆冰时的单位长度质量，Hltl2为架空线覆冰后的单位长度质量，g为重力加速 度。
2. 根据权利要求1所述的输电线路分布式覆冰监测方法，其特征在于：所述步骤二中， 架空线在未覆冰情况下通过相位光时域反射仪监测到的固有振动频率为：
其中，1为架空线的档距，Ttll为未覆冰情况下的水平张力，Hltl为未覆冰情况下的单位长 度质量，由该式可得到架空线在未覆冰情况下的水平张力Ttll; 又由公式Otll=Td/Α获得输电线路未覆冰情况下的水平应力Otll，其中，A为架空线 的计算截面积。
【文档编号】G01B11/06GK104457594SQ201410727795
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】邱平, 王磊, 覃兆宇, 沈龙, 徐云水, 李锐, 付玉峰, 贾永, 王龙华, 钱进, 段守胜, 史会轩, 刘晓波, 乐文静 申请人:云南电网有限责任公司昭通供电局, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司