高压架空输电线路覆冰的诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高空输电技术领域，特别是涉及一种高压架空输电线路覆冰的诊断方 法。
【背景技术】
[0002] 冰雪作为一种自然现象，是不可避免的。由冰雪引起的覆冰现象曾给世界各地许 多架空线路的安全运行造成严重影响。2008年1月?2月我国湘鄂赣云贵川闽苏皖等15 个省市自治区范围内发生雨雪冰冻灾害，灾区范围内的电力系统有36700多条线路故障， 受灾人口达1亿多，直接经济损失超过1100亿元。对我国电网的损害尤其严重，其中500kV 输电线路断线处高达799处。据统计，国家电网公司高压线杆塔倒塌17. 2万基，受损1.2 万基；低压线路杆塔倒塌51. 9万基，受损15. 3公里；各级电压等级线路停运15. 3万条，变 电站停运884座。2012年12月28日受强冷空气影响，湖南雨雪冰冻天气加重，湘中以北共 有36个县市出现雨夹雪或纯雪、冰粒子，南岳衡山出现冰冻现象，湖南主电网72条高压输 电线路覆冰，最大覆冰厚度达6毫米，2013年1月6日我国南网所辖输电线路覆冰199条， 2014年2月11日，南网所辖10千伏及以上线路覆冰1098条。这些案例说明了覆冰对电网 安全的严重影响和研究覆冰诊断技术的必要性、紧迫性。
[0003] 目前输电线路覆冰诊断方法主要有，人工目测法和在线检测法。人工目测法主要 是依靠电力工作人员的现场巡检来发现输电线路覆冰的情况。但高压架空输电线路分布范 围广，跨越的地区环境复杂，气候恶劣，这给现场巡检工作带来了很大的困难。目前输电线 路覆冰在线诊断方法可以分为三种：基于图像等效判别法、称重法和测量导线应力换算冰 的质量的方法。图像检测法是在线路杆塔上安装一定数量的视频装置，将视频装置采集的 图片传输到后台，提取有用的数据信息进行处理和分析。利用导线固有的几何尺寸计算导 线的覆冰面积，换算为等效覆冰厚度。该方法便于观察，简单易行。缺点是摄像头采集的信 息量有限，不能真实准确的反映整个覆冰导线的情况，只能反映局部的；覆冰严重时，摄像 头会被冰雪盖住而无法使用。称重法是将球头挂环替换为拉力传感器，直接测量导线在一 个垂直挡距内的质量，结合倾角传感器和当时的风速、风向，计算绝缘子串的倾斜分量和风 阻系数，利用排除法，得出导线上的覆冰质量，再等效为等值覆冰厚度。该方法使用的传感 器价格低廉、可靠性高、计算简便；能够较为全面的掌握覆冰线路的情况。缺点是受环境因 素的影响比较大、非线性误差大、容易受电磁的干扰、不能长期稳定运行。导线倾角-弧垂 法是在悬垂线夹附近的导线上安装倾角传感器，采集导线倾角、弧垂等参数，结合输电线路 状态方程、线路参数和气象环境参数，得出导线的覆冰重量，再换算成等值覆冰厚度。该方 法可应用输电线状态方程简化不规则计算。缺点是输电线的状态方程在不均匀覆冰的情况 下误差比较大，导线弧垂受很多因素的影响，无法反映覆冰的具体分布情况。
[0004] 总之，现有的输电线路覆冰诊断方法尚存在诸多问题和缺陷。现有的覆冰监测系 统主要依靠于检测覆冰时的气象参数及动力特性的改变来进行诊断，这些方法都需要通过 附加的设备来进行数据采集。这些附加设备本身就是一个比输电线路更容易覆冰的覆冰 点。因此，研发有效的覆冰诊断技术是我国电网甚至世界电网（温寒带国家）亟需解决一 个难题。研究一种安全有效、经济实用的输电线路覆冰诊断方法，不仅对保证电网安全可靠 运行具有重要的工程实际意义，而且具有重要的经济效益和社会效益。
【发明内容】
[0005] 基于上述情况，本发明提出了一种高压架空线路覆冰的诊断方法，以提高线路覆 冰诊断的准确性，所采用的技术方案如下。
[0006] -种高压架空输电线路覆冰的诊断方法，包括步骤：
[0007] 以输电线路两端电压电流为信号源，动态自适应生成电压电流的参考数据集；
[0008] 在输电线路两端安装电压电流录波器，检测输电线路的实时电压电流；
[0009] 计算输电线路两端电压电流的检测数据与参考数据集的广义相关系数；
[0010] 根据广义相关系数的最大值，诊断实际输电线路覆冰的区域和严重程度。
[0011] 本发明提出输电线路覆冰的诊断方法，计算现场检测电压电流数据与参考数据集 的广义相关系数，相关系数最大的那个参考数据所对应的覆冰状况，即可判别为实际中架 空线路覆冰的状况。与现有线路覆冰的检测方法不同，本发明的诊断结果不是从确定性方 程解出来的，而是自适应生成具有覆冰参数特征的参考电压、电流数据集，求得检测数据与 参考数据集的相关系数，根据相关系数值的大小进行诊断。本发明的诊断结果是根据最大 广义相关系数得出的，是从参考数据集中比较得出的，符合"最大隶属度原理"和"稳定配 置"理论，从理论上保证了诊断方法的准确性和可靠性（抗干扰的容错能力）。而且，本发 明的诊断方法，不需要改变线路的一、二次接线，不需要新的附加设备，只需现有线路两端 数据采集装置提供的电压、电流为信号源，即可实现线路覆冰的诊断。本方法简单实用，具 有很强的可操作性和通用性，既可以离线检测，也可以在线监测，既可以单独构成检测装置 和系统，也可以成为整个输电线路智能监控系统的一个重要组成部分。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明高压架空输电线路覆冰的诊断方法的流程示意图；
[0013] 图2为理想覆冰线路模型；
[0014] 图3为未覆冰时的电压波形；
[0015] 图4为未覆冰时的电流波形；
[0016] 图5为全线覆冰时的电压波形；
[0017] 图6为全线覆冰时的电流波形；
[0018] 图7为检测数据与无覆冰数据库的相关性；
[0019] 图8为检测数据与全线覆冰数据库的相关性；
[0020] 图9为检测数据与从线路左端开始覆冰数据库的相关性；
[0021] 图10为检测数据与中部覆冰数据库的相关性；
[0022] 图11为不同数据的覆冰诊断流程示意图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的高压架空输电线路覆冰的诊断方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0024] 步骤slOl、以输电线路两端电压电流为信号源，通过改变输电线路的参数来模拟 不同的覆冰区域和严重程度，动态自适应生成电压电流的参考数据集；
[0025] 步骤S102、在输电线路两端安装电压电流录波器，检测输电线路的实时电压电 流；
[0026] 步骤S103、计算输电线路两端电压电流的检测数据与参考数据集的广义相关系 数；
[0027] 步骤S104、根据广义相关系数的最大值，诊断实际输电线路覆冰的区域和严重程 度。
[0028] 为了便于说明本发明的原理，以图2所示简单理想覆冰模型简述覆冰与线路参数 的关系。图中r为导线半径mm，a为覆