一种架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力领域的输电线路在线监测领域，特别涉及一种架空线路耐张塔等 值覆冰厚度的在线监测方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济越来越发展，电力的稳定、安全和可靠供应成为日益重要的问题。而 覆冰虽为一种常见的自然现象，但冰灾严重威胁着电网的安全运行。在电力设备方面，冰灾 可造成绝缘子冰闪，金具损坏，杆塔倒塌，导线断裂，直接导致线路地区的停电；在社会生产 方面，冰灾的恶劣天气可造成交通受阻、通信中断，电力抢修极为困难，而大面积的电网瘫 痪造成工农业生产停产，各种服务业停滞，直接导致惨重的经济损失，人民生活无法正常进 行。为了保证电网的安全运行，需要对输电线路的覆冰情况进行监测并判断是否采取相应 措施以避免断线、倒搭等事故的发生。
[0003] 目前输电线路覆冰在线监测几乎全部采用称重法。所谓称重法是将拉力传感器替 代绝缘子的球头挂环，利用角度和拉力传感器分别测量悬垂绝缘子串的倾角、风偏角和综 合荷载，利用微气象传感器群（含温度，相对湿度，风速，风向，雨量等传感器）测量风速等， 再代入等效覆冰厚度计算模型即可计算实时导线等效覆冰量。根据已有的专利"一种架空 线路等值覆冰厚度的在线监测方法"，目前已结合工程应用实际，提出了应用于南方电网架 空线路覆冰在线监测系统的直线塔覆冰等效厚度计算模型。但是，目前基于称重法的耐张 塔导线覆冰厚度计算仍研宄较少，应用于覆冰监测系统的更少，导致无法对耐张塔导线覆 冰厚度进行计算，电网公司仍无法准确而有效掌握耐张塔线路覆冰状况，进而与设计规范 比较进行预警。现有输电线路的耐张塔覆冰厚度计算不足主要表现在：1、理论计算模型涉 及的参数及公式过多，且需要收集大量的覆冰数据作为基础数据，在一定程度上限制了该 模型的工程应用；2、有些模型考虑了风荷载，但该值无法准确计算，且覆冰时往往风速传感 器冻结，所得数据无效；3、有些模型理论模型计算的冰厚与现场测量的冰厚差别大，导致模 型计算结果不准确，且大多数模型并没有应用到实际覆冰在线监测系统的经验，其计算准 确性有待验证。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种计算简单、准确性和可 靠性高的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线 监测方法，包括以下步骤：
[0006] (1)提取耐张塔在线监测导/地线历史拉力数据和历史气象数据，根据历史气象 数据剔除处于覆冰时期的耐张塔导/地线历史拉力，获取无冰时期的耐张塔导/地线历史 拉力数据；
[0007] (2)根据无冰时期的耐张塔导/地线历史拉力数据，得到导/地线历史荷载数据； 并且对得到的耐张塔导/地线历史荷载数据进行频数分析，获取最大荷载；
[0008] (3)根据步骤（2)中得到的最大荷载以及电网公司提供的杆塔基础参数，计算出 最大等效导/地线长度；
[0009] (4)提取耐张塔在线监测导/地线实时拉力数据，得到耐张塔导/地线实时荷载数 据，将最大荷载、最大等效导/地线长度以及导/地线实时荷载数据代入到耐张塔等效覆冰 厚度模型中，计算出耐张塔导/地线等值覆冰厚度；
[0010] (5)根据在线监测的实时气象数据，选择计算的等值覆冰厚度来判断架空线路的 覆冰量。
[0011] 优选的，所述步骤⑵中导/地线历史荷载心为：
[0012] G〇=F；
[0013] 其中F为导/地线历史拉力值。
[0014] 更进一步的，当绝缘子串型为I串，则耐张塔在线监测导/地线历史拉力值即为导 /地线历史拉力值F;
[0015] 当绝缘子串型为双I串，且其中一串安装有拉力传感器，则耐张塔在线监测导/地 线历史拉力值乘以2为导/地线历史拉力值F;
[0016] 当绝缘子串型为双I串，且每串均安装有拉力传感器，则耐张塔在线监测导/地线 历史拉力值即为导/地线历史拉力值F。
[0017] 优选的，所述步骤（3)中最大等效导/地线长度乜为：
[0018] lm=Gm/(q〇n)；
[0019] 其中Gm为步骤（2)中所获取的最大荷载；q(l为导/地线单位长度自重，n为导/ 地线分裂数。
[0020] 优选的，所述步骤（4)中导/地线实时荷载数据G为：
[0021] G=F，；
[0022] 其中F'为导/地线实时拉力。
[0023] 更进一步的，所述步骤（4)中耐张塔等值覆冰厚度hm计算如下：
[0024]①当G<Gm时，hm= 0 ;
[0025] ②当G彡Gm时，实际导线长度S为：
[0026]
【主权项】
1. 一种架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 提取在线监测导/地线历史拉力数据和历史气象数据，根据历史气象数据剔除处 于覆冰时期的导/地线历史拉力，获取无冰时期的导/地线历史拉力数据； (2) 根据无冰时期的导/地线历史拉力数据，获取导/地线历史荷载数据；并且对获取 的导/地线历史荷载数据进行频数分析，获取最大荷载； (3) 根据步骤（2)中获取的最大荷载以及电网公司提供的杆塔基础信息，计算出最大 等效导/地线长度； (4) 提取在线监测导/地线实时拉力数据，根据这些数据计算导/地线实时荷载数据， 将最大荷载、最大等效导/地线长度以及导/地线实时荷载数据代入到等效覆冰厚度模型 中，计算出导/地线等值覆冰厚度； (5) 根据在线监测的实时气象数据，选择等值覆冰厚度来判断架空线路的覆冰量。
2. 根据权利要求1所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在 于，步骤（2)中所述导/地线历史荷载&为： G〇=F； 其中F为导/地线历史拉力值。
3. 根据权利要求2所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在 于，当绝缘子串型为I串，则在线监测导/地线历史拉力值即为导/地线历史拉力值F; 当绝缘子串型为双I串，且其中一串安装有拉力传感器，则在线监测导/地线历史拉力 值乘以2为导/地线历史拉力值F; 当绝缘子串型为双I串，且每串均安装有拉力传感器，则在线监测导/地线历史拉力值 即为导/地线历史拉力值F。
4. 根据权利要求1所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在 于，步骤（3)中最大荷载乜为： lm= G m/ (q〇n)； 其中Gm为步骤（2)中所获取的最大平均荷载；q(l为导/地线单位长度自重，n为导/ 地线分裂数。
5. 根据权利要求1所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在 于，步骤（4)中导/地线实时荷载数据G为： G=F，； 其中F'为导/地线实时拉力。
6. 根据权利要求5所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在 于，步骤（4)中导/地线等值覆冰厚度hm计算如下： ① 当G彡GJt，hm= 0 ; ② 当G彡Gm时，实际导线长度S为：
单位长度导线覆冰荷载w为：
添加以下修正系数&为：
等值覆冰厚度hm为：
其中Gm为步骤（2)中所获取的最大荷载；D为导/地线的直径，lm为步骤（3)中获取 的最大等效导/地线长度，n为导/地线分裂数，P为标准覆冰密度。
7. 根据权利要求5所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法，其特征在 于，当绝缘子串型为I串，在线监测导/地线实时拉力值即为导/地线实时拉力值F'; 当绝缘子串型为双I串，且其中一串安装有拉力传感器，则在线监测导/地线实时拉力 值乘以2为导/地线实时拉力值F'; 当绝缘子串型为双I串，且每串均安装有拉力传感器，则在线监测导/地线实时拉力值 即为导/地线实时拉力值F'。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方 法，其特征在于，步骤（1)中气象数据包括温度和相对湿度数据，步骤（1)中将环境温度小 于1摄氏度且相对湿度大于80%的时期判断为覆冰时期。
9. 根据权利要求1至7任一项所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法， 其特征在于，步骤（2)中最大荷载获取的方法为：对获取的导/地线历史荷载数据的频数进 行正态分布模拟，将正态分布模拟获取到的最大值分别作为最大荷载，其中所述正态分布 模拟中的最大值为概率在95 %至99. 9 %的其中一个值。
10. 根据权利要求1至7任一项所述的架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法， 其特征在于，所述步骤（3)杆塔基础信息包括导/地线单位长度自重、导/地线分裂数、导 /地线直径以及绝缘子串型。
【专利摘要】本发明公开了一种架空线路耐张塔等值覆冰厚度的在线监测方法。该方法包括如下步骤：（1）提取在线监测导/地线历史拉力数据，获取无冰时期的导/地线历史拉力；（2）根据无冰时期的导/地线历史拉力数据，获取导/地线历史荷载数据，得到最大荷载；（3）根据最大荷载以及电网公司提供的杆塔基础信息，得到最大等效导/地线长度；（4）提取在线监测导/地线实时拉力数据，计算出导/地线等值覆冰厚度；（5）根据实时气象数据，选择等值覆冰厚度来判断架空线路的覆冰量。本发明具有计算简单、准确性和可靠性高的优点。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104573192
【申请号】CN201410789648
【发明人】阳林, 郝艳捧, 朱俊霖, 李 昊, 李锐海, 陈晓国, 傅闯
【申请人】华南理工大学, 南方电网科学研究院有限责任公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月17日