基于输电线路局部环境融合线路本体参数监测线路异常运动状态的方法和系统与流程

本发明属于输电线路监测，具体涉及一种基于输电线路局部环境融合线路本体参数监测线路异常运动状态的方法和系统。

背景技术：

1、目前我国电网建设进入了以特高压和智能电网为特征的全新发展阶段，为国民经济和社会建设的快速发展提供了能源保障，特别是±800千伏及以上的特高压线路成为了国民经济的主动脉。但日益扩大的电网规模，不断增加的电网容量、日趋复杂的电网结构、逐渐增大的地理跨度，使电网生产受恶劣气象条件和天气现象等极端环境条件的影响程度和影响强度也随之增加。据统计，大风、雷电、冰害是影响输电线路安全运行的主要灾害性天气之一，2007年至2019年国家电网公司68.8%的输电线路故障是由这三种恶劣天气导致。

2、随着特高压输电密集通道的不断增加，由于其环境复杂，区域范围小，一旦遇到极端自然环境如大风和雷电等气象灾害侵袭，会造成通道内输电线路单一或同时故障，构成区域或省级电网事件，造成重大影响。因此，为有效应对极端自然环境条件对特高压密集通道产生的影响，进而提高电网安全运行水平和电网防灾减灾能力，开展特高压密集通道智能监测及防护能力提升技术研究亟待进行。

3、对特高压密集通道造成极端影响的风险因素可能有大风、强降雪等，严重时可造成倒塔、断线、绝缘子损坏等故障。舞动、覆冰、风偏等风险发生时，可造成线路张力、弧垂等变化。因此，及时预判或预警输电线路的异常变化对防灾减灾具有重大的现实意义。有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供基于密集通道极端破坏环境参量结合线路本体参数进行数据融合，及时有效地实现对线路工况的实时分析，以对覆冰、舞动等风险进行预警。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于输电线路局部环境融合线路本体参数监测线路异常运动状态的方法，包括以下步骤：

3、获取局部环境参数，所述局部环境参数至少包括如下一项：环境温度、环境湿度和风速；

4、获取相邻两杆塔之间的线路本体参数，所述线路本体参数包括：输电线路在悬挂点处相对水平线的初始角度α0和在实际运行状态下的角度α，所述悬挂点处于低位或等位的其中一个杆塔上；

5、在局部环境参数条件下比较实际运行状态下的角度α与初始角度α0的变化以判断输电线路的实际运行状态。

6、可选的，所述获取相邻两塔之间的线路本体参数包括：在悬挂点附近的输电线路上设置加速度传感器，获取输电线路在悬挂点附近处的加速度值ax、ay和az，其中，ax为输电线路在x轴方向上的加速度值，所述x轴为输电线路在悬挂点处的切线；ay为输电线路在y轴方向上的加速度值；az为输电线路在z轴方向上的加速度值。

7、可选的，所述输电线路在悬挂点处相对水平线的角度α通过如下公式得到：

8、α=arctan(ax/squr(ay2+az2))，

9、其中，ax为输电线路在x轴方向上的加速度值，所述x轴为输电线路在悬挂点处的切线；ay为输电线路在y轴方向上的加速度值；az为输电线路在z轴方向上的加速度值。

10、可选的，所述输电线路在悬挂点处相对水平线的初始角度α0对应的局部环境参数为：环境温度15℃，环境湿度30~60%，风力10m/s，无覆冰。

11、可选的，所述在局部环境参数条件下比较实际运行状态下的角度α与初始角度α0的变化以判断输电线路的实际运行状态，包括如下至少一种：

12、若短时间内，α大于α0又小于α0，且风力过大，判断为线路正经历舞动过程；

13、若α大于α0，环境温度大于0℃，且风力过大，判断为线路正经历风偏；若风力正常，若风力过小，则判断为线路正经历过流；

14、若α大于α0，环境温度小于0℃，环境湿度偏高，判断为线路正经历覆冰；

15、若α大于α0且趋于90°，判断为线路正经历外力破坏。

16、本发明还提供基于输电线路局部环境融合线路本体参数监测线路异常运动状态的系统，包括：

17、局部环境参数测量装置，被配置为获取局部环境参数，所述局部环境参数至少包括如下一项：环境温度、环境湿度和风速；

18、加速度传感器，被配置为获取输电线路在悬挂点附近处的加速度值ax、ay和az；

19、控制器，被配置为分别接收局部环境参数测量装置和加速度传感器的数据，通过公式α=arctan(ax/squr(ay2+az2))得到α，在局部环境参数条件下比较实际运行状态下的角度α与初始角度α0的变化以输出判断结果，所述判断结果为输电线路的实际运行状态；

20、上述ax为输电线路在x轴方向上的加速度值，所述x轴为输电线路在悬挂点处的切线；ay为输电线路在y轴方向上的加速度值；az为输电线路在z轴方向上的加速度值。

21、可选的，所述判断结果包括如下至少一种：舞动、风偏、覆冰和外力破坏。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

23、本发明融合气象信息、通道环境和线路本体感知信息，提出输电线路特高压密集通道应对极端环境破坏的环境参量和本体参数相关联技术，用以监测线路舞动、风偏、倾斜、过流、外力破坏等多种情况。

24、目前输电线路中常用的舞动监测技术、风偏监测技术、张力监测技术、覆冰监测技术、弧垂监测技术的感知元件安装方式基本相同，都是安装在绝缘子串和横担之间的牵引导线上，但是其监测技术的原理各不相同，监测手段相对复杂。本发明监测线路异常运动状态的方法是基于输电线路局部环境融合线路本体参数进行，包括：获取局部环境参数，局部环境参数至少包括如下一项：环境温度、环境湿度和风速；获取相邻两杆塔之间的线路本体参数，线路本体参数包括：输电线路在悬挂点处相对水平线的初始角度α0和在实际运行状态下的角度α，悬挂点处于低位或等位的其中一个杆塔上；在局部环境参数条件下比较实际运行状态下的角度α与初始角度α0的变化以判断输电线路的实际运行状态，本方法整体步骤简单且易于操作，灵活性强，适用范围广，受限小。

25、随着输电线路张力的变化（例如覆冰、大风、杆塔倾斜、外力破坏等原因）都会导致α角的变化，因此对α角参数变化的监测，配合环境温度、环境湿度、风力等参数的监测，可以监测到线路舞动、风偏、倾斜、外力破坏等多种情况。因此，当线路安装完毕输电时α角的大小可作为初始角α0，当α角短时间内大于α0又小于α0时，并且当前密集通道环境风速过大（优选风力大于10m/s），可以判断当前线路本体正经历舞动过程；当α角大于α0时，当前环境温度为零上摄氏度，且风力过大（优选风力大于10m/s）；若当前环境温度为零下摄氏度，环境湿度偏高，可判断当前线路正经历覆冰；当α角大于α0且趋于90°，可考虑由于外力破坏，造成输电线路断裂，可判断当前线路经历外力破坏。

26、由此，本发明通过获取输电线路的初始角α0，然后结合α角在环境变量风力、温度及覆冰状态各种条件下的变化情况，判断在何种情况下导致输电线路产生风偏、舞动和覆冰异常现象，从而根据当前环境风力、温度、覆冰及α角的变量状态，提前预警输电线路产生风偏、舞动和覆冰等现象。