输电导线偏心覆冰模拟设备及方法与流程

本说明书涉及电力输送技术领域，尤其是涉及一种输电导线偏心覆冰模拟设备及方法。

背景技术：

架空输电线路(简称线路)是输送电力能源的重要设备，一般由铁塔、导线等部分组成。如图1a～图1c所示，在冬季当冷风水平运动时，可将空气中的水汽吹向导线并在导线1的迎风面凝固成冰，称为偏心覆冰2。在一定的偏心覆冰和大风条件下，导线上的偏心覆冰可改变导线的空气动力性能，易造成导线大幅度的振动，形象地称为舞动。舞动可缩小导线之间的距离并发生放电故障；还可增大导线的拉力并造成铁塔倒塌，是威胁输电安全的主要故障之一。

为了控制导线的舞动，需要研究导线的偏心覆冰过程。然而目前尚无可获得符合输电导线实际状况的偏心覆冰的技术手段。

技术实现要素：

本说明书实施例的目的在于提供一种输电导线偏心覆冰模拟设备及方法，以获得符合输电导线实际状况的偏心覆冰。

为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种输电导线偏心覆冰模拟设备，包括：

水平导线段，其置于零下温度环境，用于模拟输电导线；

冷雾发生装置，用于向所述水平导线段的侧面喷射冷雾，以使所述冷雾凝固于所述侧面上；

平移装置，用于使所述冷雾发生装置沿平行于所述水平导线段的轴线方向往复式平移，从而使所述侧面上形成偏心覆冰。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述输电导线偏心覆冰模拟设备还包括恒温箱体，所述冷雾发生装置位于所述恒温箱体内。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述冷雾发生装置包括超声波雾化器。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述平移装置包括滚动平移装置。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述滚动平移装置包括：

第一导轨，其与所述水平导线段的轴线方向平行；

支撑架，其安装于所述第一导轨上，所述冷雾发生装置位于所述支撑架上；

转轴，其安装于所述支撑架上，且垂直于所述水平导线段的轴线方向；

主动轮，其安装于所述转轴的两端且与所述第一导轨滚动配合；

第一电机，其安装于所述支撑架上；

第一传动机构，其分别与所述转轴及所述第一电机的输出轴相连，以将所述第一电机的动力输出传递给所述转轴，从而使所述冷雾发生装置沿所述第一导轨往复式平移；以及，

从动轮，其安装于所述支撑架上且与所述第一导轨滚动配合。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述平移装置包括滑动平移装置。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述滑动平移装置包括：

第二导轨；

滑块，其安装于所述第二导轨上且与所述第二导轨滑动配合，所述冷雾发生装置位于所述滑块上；

第二电机；

第二传动机构，其分别与所述滑块及所述第二电机的输出轴相连，以将所述第二电机的动力输出传递给所述滑块，从而使所述冷雾发生装置沿所述第二导轨往复式平移。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述冷雾发生装置的喷嘴的中心正对所述水平导线段的轴线。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述喷嘴与所述水平导线段相距1～10cm。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述冷雾发生装置的行程与所述水平导线段的长度相匹配。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述冷雾发生装置基于电导率小于10us/cm的去离子水生成所述冷雾。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟设备中，所述恒温箱体内的温度为0℃～5℃。

另一方面，本说明书实施例还提供了一种输电导线偏心覆冰模拟方法，所述方法应用于上述设备，所述方法包括：

获取移动控制参数及喷射控制参数；

根据所述移动控制参数控制所述冷雾发生装置沿平行于所述水平导线段的轴线方向往复式平移，并在移动过程中，根据所述喷射控制参数控制所述冷雾发生装置向所述水平导线段的侧面喷射冷雾。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟方法，还包括：

当接收到移动控制参数调整指令时，根据所述移动控制参数调整指令调整所述冷雾发生装置的移动速度。

本说明书实施例的输电导线偏心覆冰模拟方法，还包括：

当接收到喷射控制参数调整指令时，根据所述移动控制参数调整指令调整所述冷雾发生装置的喷射速度和/或喷射频率。

由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，在本说明实施例中，由于冷雾发生装置向处于零下温度环境下的水平导线段喷射的是冷雾，相对于直接喷水，冷雾发生装置喷射出的冷雾更有利于在水平导线段的侧面上快速形成结冰，并且该冷雾发生装置可以沿平行于水平导线段的轴线方向往复式平移，从而使水平导线段的一侧面上可以形成相对均匀分布的偏心覆冰，从而可以获得符合输电导线实际状况的偏心覆冰。进而可为后续研究输电导线在偏心覆冰条件下的舞动提供了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1a-图1c为现有技术中输电导线上形成的不同形状的偏心覆冰的示意图；

图2为本说明书一些实施例中输电导线偏心覆冰模拟装置的结构示意图；

图3为本说明书另一些实施例中输电导线偏心覆冰模拟装置的结构示意图；

图4为本说明书一些实施例中输电导线偏心覆冰模拟方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。

而且，为了便于描述，本说明书一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。

目前，为了研究输电导线的偏心覆冰过程，在实验室条件下，一般是在0℃以下的环境温度向输电导线的一侧喷水，以希望水在输电导线的这一侧形成偏心覆冰。然而，多数情况下大部分水会流到输电导线的下侧，并在输电导线下方凝固成冰柱，而并不会在输电导线侧面形成偏心覆冰。研究表明，这些冰柱不能使输电导线产生旋转的力矩，反而阻碍导线的旋转，因而不符合输电导线偏心覆冰的实际状况，从而难以用于研究输电导线在偏心覆冰条件下的舞动。

有鉴于此，本说明书一些实施例提供了一种输电导线偏心覆冰模拟设备其可以包括水平导线段、冷雾发生装置和平移装置。其中，水平导线用于模拟输电导线，并置于零下温度环境。冷雾发生装置可以用于向所述水平导线段的侧面喷射冷雾，以使所述冷雾凝固于所述侧面上；平移装置可以用于使所述冷雾发生装置沿平行于所述水平导线段的轴线方向往复式平移，从而使所述侧面上形成偏心覆冰。

由此可见，在本说明实施例中，由于冷雾发生装置向处于零下温度环境下的水平导线段喷射的是冷雾，相对于直接喷水，冷雾发生装置喷射出的冷雾更有利于在水平导线段的侧面上快速形成结冰，并且该冷雾发生装置可以沿平行于水平导线段的轴线方向往复式平移，从而使水平导线段的一侧面上可以形成相对均匀分布的偏心覆冰，从而可以获得符合输电导线实际状况的偏心覆冰。进而可为后续研究输电导线在偏心覆冰条件下的舞动提供了基础。

参考图2所示，在本说明书一些实施例中，除了水平导线段100、冷雾发生装置200和平移装置300外，输电导线偏心覆冰模拟设备还可以包括恒温箱体400，并且冷雾发生装置200可以位于恒温箱体内。其中，恒温箱体400内部可配有恒温加热装置，以保证恒温箱体内部可以维持在设定温度，即保证冷雾发生装置200的的环境温度维持在设定温度。为了达到更好的凝固效果，冷雾发生装置200内的水温应当尽量低。然而温度过低会使冷雾发生装置200的喷嘴发生结冰而堵塞，从而使实验无法继续进行。因此，为了达到更好的凝固效果，并防止冷雾发生装置200的喷嘴因结冰而堵塞，可以将恒温箱体内的温度控制在0℃～5℃之间的任意值，即通过恒温箱体400使冷雾发生装置200的环境温度维持在0℃～5℃范围内的任意值。

在本说明书一些实施例中，水平导线段可以是一段(或多段)被拉伸成大致呈直线(可以具有一定弧度)的输电导线(例如高压电线等)。在一些示例性实施例中，水平导线段的零下温度环境可以为-15℃～-2℃范围内的任意值。当然，本说明书不限于此，在其他实施例中，水平导线段的零下温度环境也可以为其他值，例如比-15℃更低的值等。

在本说明书一些实施例中，冷雾发生装置的喷嘴可以呈扁平状，并且喷嘴中心可以正对水平导线段的轴线。如此，喷嘴的喷射范围可以与水平导线段实现更好的配合，从而利于提高冷雾的利用率，减少水资源浪费。

本申请的发明人研究发现，由于冷雾发生装置喷射出的水雾凝固成冰需要一定时间，因此，为防止大量冷雾在到达水平导线段时仍未结冰，冷雾发生装置的喷嘴与水平导线段之间应保持一定的距离。然而，喷嘴与水平导线段之间的距离也不宜过大，以免冷雾因距离过远而无法到达水平导线段。因此，在本说明书一些实施例中，为了达到更好的凝固效果，喷嘴与水平导线段相距1～10cm时较为适宜。

在本说明书一些实施例中，冷雾发生装置的行程可以与水平导线段的长度相匹配，以使整段水平导线段上均可以形成偏心覆冰，从而更真实地模拟输电导线的实际偏心覆冰状况。

在本说明书一些实施例中，所述冷雾发生装置可以为任何合适的雾化器，例如可以包括但不限于超声波雾化器等。以超声波雾化器为例，其可以使由来自主电路板的振荡信号被大功率三极管进行能量放大，然后传递给超声晶片，超声波晶片把电能转化为超声波能量，超声波能量能把水雾化成1um～5um(这里um表示微米)的微小雾粒，借助内部风机风力，将雾粒通过喷嘴喷出。

本说明书实施例可以采用任何合适的平移装置，本说明书对此不作限定，具体可以根据需要选择。例如一些实施例中，所述平移装置包括滚动平移装置。请继续参考图2所示，在图2所示的实施例中，滚动平移装置可以包括支撑架301、转轴302、主动轮303、第一传动机构304、第一电机305、从动轮306和第一导轨307。其中：

第一导轨307可与水平导线段100的轴线方向平行，以方便冷雾发生装置200可沿水平导线段100的轴线方向喷射冷雾。支撑架301可安装于第一导轨上307，冷雾发生装置200可位于支撑架301上；因此，支撑架301形成了冷雾发生装置200的运载机构。如此，当支撑架301沿第一导轨307平移时，可同步带动冷雾发生装置200沿第一导轨307平移，从而实现了冷雾发生装置200沿水平导线段100的轴线方向喷射冷雾。转轴302可安装于支撑架301上，且垂直于水平导线段100的轴线方向。两个主动轮303可安装于转轴302的两端且与第一导轨100滚动配合，因此主动轮303可沿第一导轨100以滚动方式移动。第一电机305可安装于支撑架301上；第一传动机构304(这里以齿轮啮合传动为例，在其他实施例中，也可以为其他传动方式，例如链传动、皮带传动等)可分别与转轴302及第一电机305的输出轴相连。如此，可以将第一电机305的动力输出传递给转轴302，从而可同步带动冷雾发生装置200沿第一导轨100作往复式平移。从动轮306可安装于支撑架301上且与第一导轨100滚动配合。

在本说明书另一些实施例中，所述平移装置也可以为滑动平移装置。请参考图3所示，在图3所示的实施例中，滑动平移装置可以包括：第二导轨31、滑块32、第二电机33和第二传动机构(包括传动绳34a和换向轮34b)。其中：

滑块32可安装于第二导轨31上且与第二导轨31滑动配合，冷雾发生装置200可位于滑块32上。因此，滑块32形成了冷雾发生装置200的运载机构。如此，当滑块32沿第二导轨31平移时，可同步带动冷雾发生装置200沿第二导轨31平移，从而实现了冷雾发生装置200沿水平导线段100的轴线方向喷射冷雾。第二电机33可以位于第二导轨31的一端(例如图3所示)，传动绳34a(这里以传动绳为例，在其他实施例中，传动绳也可以为传动链、传动带等)和换向轮34b组成的第二传动机构可分别与滑块32及第二电机33的输出轴相连，如此可以将第二电机33的动力输出传递给滑块32，从而同步带动冷雾发生装置200沿第二导轨31往复式平移。

本申请的发明人进一步研究发现，实际输电导线的偏心覆冰来自大气中低于0℃的冷却水汽，这些水汽来自地面水的蒸发，因而是没有凝结核的纯净水，虽然温度低于0℃但悬浮在大气中仍然可以不结冰。一旦这种水汽在风吹动下接触到输电导线，就相当于碰到了凝结核，瞬间就在输电导线的迎风面结冰，而不会在导线上流动，这就是实际输电导线上可以形成偏心覆冰的原因之一。在本申请一些实施例中，通过将冷雾发生装置于恒温箱内并维持0～5℃的环境温度可以实现较好的凝固效果，并可以在一定程度上防止冷雾发生装置的喷嘴因结冰而堵塞。为了使实验中的水与实际运行中形成偏心覆冰的水汽具有一定的一致性\可比性，冷雾发生装置的液体容器内可以提供接近纯净的水，例如电导率小于10us/cm(这里us/cm表微西门子/厘米)的去离子水等。

参考图4所示，基于上述的输电导线偏心覆装置，本说明书一些实施例的输电导线偏心覆冰模拟方法可以包括以下：

s401、获取移动控制参数及喷射控制参数。

s402、根据移动控制参数控制所述冷雾发生装置沿平行于水平导线段的轴线方向往复式平移，并在移动过程中，根据喷射控制参数控制冷雾发生装置向所述水平导线段的侧面喷射冷雾。

在本说明书实施例中，在移动过程中，由于根据喷射控制参数控制冷雾发生装置向水平导线段的侧面喷射的是冷雾，相对于直接喷水，冷雾发生装置喷射出的冷雾更容易与空气中的凝结核结合，从而可以更有利于在水平导线段的侧面上形成结冰，并且该冷雾发生装置可以沿平行于水平导线段的轴线方向往复式平移，从而使水平导线段的一侧面上可以形成相对均匀分布的偏心覆冰，从而可以获得符合输电导线实际状况的偏心覆冰。进而可为后续研究输电导线在偏心覆冰条件下的舞动提供了基础。

在本说明书一些实施例中，移动控制参数主要用于控制冷雾发生装置的移动速度(这里的移动可以为均速率移动)。本申请的发明人研究发现，当冷雾发生装置以较为合适的速度移动时，可以在达到较好的偏心覆冰生成效果的同时，兼顾偏心覆冰生成效率。例如，在本说明书一些实施例中，移动控制参数可以为0.5m/s～3m/s(这里的m/s表示米/秒)之间的任意值。当然，移动控制参数也可以根据实际情况和需要进行调整，本说明书对此不作限定。

在本说明书一些实施例中，喷射控制参数主要用于控制冷雾发生装置的喷射流量。具体而言，在喷嘴确定的情况下，移动控制参数可以包括喷射速度和/或喷射频率，即通过设定喷射速度和/或喷射频率，可以实现喷射流量的设定。本申请的发明人研究发现：当喷嘴的喷射速度为0～5ml/min(这里折算为喷射流量，且ml/min表示毫升/分钟)且喷射频率为每隔0～100s(这里s表示秒)时，既可以达到较好的偏心覆冰生成效果，又可以避免浪费水资源。

在本说明书一些实施例中，根据需要还可以在线调整移动控制参数。相应的，在根据移动控制参数控制所述冷雾发生装置沿平行于水平导线段的轴线方向往复式平移的过程中，当接收到移动控制参数调整指令时，可以根据所述移动控制参数调整指令调整所述冷雾发生装置的移动速度。

在本说明书一些实施例中，根据需要还可以在线调整喷射控制参数。相应的，在根据喷射控制参数控制冷雾发生装置向所述水平导线段的侧面喷射冷雾的过程中，当接收到喷射控制参数调整指令时，可以根据所述移动控制参数调整指令调整所述冷雾发生装置的喷射速度和/或喷射频率。

虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁盘式存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。