一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法，通过分析覆冰后的弧垂，考虑连续档各杆塔绝缘子偏移，结合连续档输电线路的应力计算模型，估算所要计算的档距内的平均覆冰厚度。该方法主要包括：1、确定架空线路信息，2、确定覆冰后的弧垂值，3、构建线路精确应力计算模型，4、构建基于弧垂数据的线路应力与覆冰厚度的关系模型，5、结合3中线路精确应力计算模型以及4中基于弧垂分析的线路应力与覆冰厚度的关系模型确定档内导线平均覆冰厚度。该方法原理简单，使用方便，根据测得的弧垂值可以远距离计算档内平均覆冰厚度，避免了直接测量覆冰厚度的困难及精确度不高的问题，对冰灾防御工作具有重要意义。
【专利说明】一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属电力系统覆冰灾害安全防御领域，特别是一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法。
【背景技术】
[0002]近年来，覆冰灾害事故在我国频繁发生，给电网公司和国民经济带来了严重的损失。对于冰灾的防御工作，输电线路覆冰数据的准确获取是基础。
[0003]传统的观测覆冰方法是在重覆冰区域设置观测哨所或设置更先进的覆冰气象观测站，通过测量实际运行导线的覆冰厚度或是测量站内模拟导线的覆冰厚度来为电力运行部门决策提供依据。但该方法成本高、危险大，同时，直接测量运行导线的覆冰厚度难度非常大，而且数据也不具有代表性。近年来，随着技术的发展，覆冰的在线监测方法也得到了发展，目前，具有代表性的覆冰在线监测方法是利用输电线路的荷载信息以及现场的温度、湿度、风速、风向等气象信息，通过一定的数学模型计算得出输电线路目前的覆冰状态及其发展趋势。这种方法借助数学模型来计算输电线路的覆冰厚度，覆冰的在线监测对传感器的要求比较高，每一个杆塔都装设传感器保证信号的传输，其成本比较高维护比较困难。另外一种正在研究的方法是通过在线采集的输电线路导线和绝缘子的图像进行处理，提取其边界轮廓，通过将输电线路导线及绝缘子覆冰状态时边界与非覆冰状态时的边界进行比较得到导线与绝缘子当时的覆冰厚度，该方法虽然原理简单，但图像处理的准确性以及由于覆冰的随机性同一档内多点覆冰厚度不同等问题仍待进一步研究。
[0004]由上可知，现有的覆冰厚度测量方法主要有三种:直接测量法、在线监测法、图像处理法。直接测量运行导线的覆冰厚度危险大；在线路上安装传感器在线监测方法对传感器的要求比较高，安装和维护成本大；图像处理测量方法的准确性有待考证且存在同一档内多点覆冰厚度不同等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法，包括如下步骤:
[0007]步骤1、确定架空线路信息，具体包括导线型号、该导线对应的弹性系数E、截面积A、单位长度质量q、各档档距Iitl、各档高差hi(l、各档高差角Pitl、各基直线塔上悬垂串的长度A1、垂向荷载Gp覆冰时的温度t、架线时温度h、连续档档数η、架线气温下各档水平应力σ C1、连续档各档覆冰后的弧垂值；所述弧垂值为档距中央最大弧垂值；
[0008]步骤2、根据步骤I确定的架空线路信息构建线路精确应力计算模型，所述模型包括档距变化与电线应力间的关系模型、第i档高差变化与第i基塔悬挂点偏移间的关系模型和悬垂串偏斜与电线应力间的关系模型；i为I到η的正整数，η为连续档档数；
[0009]所述的档距变化与电线应力间的关系模型为:
【权利要求】
1.一种基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、确定架空线路信息，具体包括导线型号、该导线对应的弹性系数E、截面积A、单位长度质量q、各档档距li(l、各档高差hi(l、各档高差角β i(l、各基直线塔上悬垂串的长度入1、垂向荷载Α、覆冰时的温度t、架线时温度h、连续档档数η、架线气温下各档水平应力σ r连续档各档覆冰后的弧垂值；所述弧垂值为档距中央最大弧垂值； 步骤2、根据步骤I确定的架空线路信息构建线路精确应力计算模型，所述模型包括档距变化与电线应力间的关系模型、第i档高差变化与第i基塔悬挂点偏移间的关系模型和悬垂串偏斜与电线应力间的关系模型为从I到η的正整数，η为连续档档数； 步骤3、根据线路弧垂计算方法，确定基于弧垂分析的线路应力与覆冰厚度的关系模型； 步骤4、根据步骤2和步骤3中的数学模型，确定档内的平均覆冰厚度。
2.根据权利要求1所述的基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法，其特征在于，步骤2中所述的档距变化与电线应力间的关系模型为:
crO24 E cos pm2lm
Im
% cm1 +TJim I 式中σ i0——待求值，为第i档在气温为t、比载为Yi下的电线水平应力； . O O——架线气温下各档水平应力； Ii0——各档档距； Y0> Y 1-导线覆冰前比载和导线覆冰后比载，Y 0为q*g/A, Y i为q*g/A+0.027728 (b (b+D) /A)，其中q为导线单位长度质量，g为重力加速度，A为导线截面积，b为导线覆冰厚度，D为导线外径； Δ Ii—待求值，为第i档档距比架线情况悬垂串处于中垂位置时档距的增长量，当档距缩短时Λ Ii本身为负值； Ahi——待求值，为第i档两端悬垂串偏斜后悬挂点间高差hi(l的变化量，右悬挂点高左悬挂点者hi(l及高差角β i0为正值； t>t0—分别为除冰时气温和架线时气温； α——导线膨胀系数； E——导线弹性系数； 第i档高差变化与第i基塔悬挂点偏移间的关系模型为: ΔΑ, = (I—^S12)—(I—=P: —4.: - 式中Ahi——待求值，第i档高差hi(l的增量； δ 1、δ η—待求值，第i档两端第i和第1-Ι基塔上悬挂点偏移的水平距离，其中两端耐张塔上的δ为O ; λ——各杆塔上的悬垂绝缘子串长度； 悬垂串偏斜与电线应力间的关系模型为:
式中 δ J- δ J = δ i_!+A Ii ； hiQ、h(i+1)0——悬垂串均处于中垂位置时，分别为第i基直线塔上电线悬挂点对邻塔第.1-Ι和第i+Ι基悬挂点间的高差，大号比小号塔高者h本身值为正值，反之为负值。
3.根据权利要求1所述的基于弧垂数据的连续档输电线路覆冰厚度确定方法，其特征在于，步骤3中所述基于弧垂分析的线路应力与覆冰厚度的关系模型为: 其中，h为每档导线覆冰厚度，D为导线外径，A为导线截面积，fMi为每档档距内中央最大弧垂，σ i(l为覆冰时水平应力，β i为每档高差角，q为导线单位长度质量，g为重力加速度，Ii为每档档距。
【文档编号】G06F19/00GK104166798SQ201410398262
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】谢云云, 张连花, 张明宇, 刘昌盛 申请人:南京理工大学