专利名称：输电线路覆冰监测方法
技术领域：
本发明属于线缆监测领域，尤其涉及一种输电线路覆冰监测方法。
背景技术：
我国气象环境多变，冰灾事故时有发生，冻结在输电线路上的冰雨或冰雪，会在输电线路上逐渐形成一种横截面近似于椭圆形或蛋形的冰壳。输电线路的覆冰是在特定的自然环境下才能形成，当空气的温、湿度各达到一定的条件才可能形成覆冰，而当温度和湿度满足条件以后，形成覆冰的量取决于风速，当无风或是微风时，只能形成极薄的冰，当风速达到一定速度后，线路上的冰才会越积越厚。严重的覆冰会导致输电线路的损害，甚至是输电的中断，严重影响电网的安全运行。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实时获取输电线路上的覆冰厚度值，以为后续的处理提供基本数据。目前，监测输电线路覆冰的方法主要有视频监测法和模拟监测法等技术，视频监测法是通过一个摄像头去获取输电线路的图像，用图像算法来取得覆冰的厚度数据；而模拟监测法则是用和输电线路相同的一小段材料放在输电线路附近去模拟输电线路的覆冰情况，再对这一小段材料进行各种测量以获得覆冰数据。理论上视频监测法是理想的监测方法，直观高效，但是实际运用中视频法有诸多困难，其视频监测法所用的监测系统不但质量体积大，而且摄像头位的安装角度要求苛刻且容易导致监测图像失真，并且其后期软件开发难度大，另外高清摄像头价格昂贵，要在远距的输电给路上运用，成本很高。模拟法取材简单，安装方便，只要靠近输电线路放置即可，但是难点在于要获得摸拟材料的覆冰数据还需要求助于其它的方法。为了能够克服以上缺陷，一部分商家开始研究超声波测冰技术，利用超声波来监测输电线路的覆冰厚度，尽管超声波在空气中的传播速度是一个定值，但是在不同的气候环境下及不同的空气温湿度下，该速度还是会产生微妙的变化，这样就导致了利用超声波监测到覆冰不精确。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中输电线路覆冰厚度监测系统监测精度不高的技术问题，提供一种覆冰厚度监测精度高的输电线路覆冰监测方法。本发明提供一种输电线路覆冰监测方法，包括以下步骤
步骤一，围绕所述输电线路设置多个超声波收发器(第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N超声波收发器)，并将其与一主控模块相连接；所述多个超声波收发器位于位于输电线路径向截面上的同一圆周上，该圆周的中心位于所述输电线路的轴线上； 步骤二，主控模块测定超声波在该环境中的传播速度V ；
步骤三，主控模块依次控制每一个超声波收发器发射超声波并接收该超声波，同时记录每一个超声波收发器从发出超声波到接收到该超声波的时间；
步骤四，主控模块根据记录的时间计算该超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度
优选地，在所述步骤一中，所述第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N 超声波收发器均布于所述圆周上。优选地，每个超声波收发器包括一个用于根据主控模块的控制指令发射超声波的超声波发射器和一个接收超声波的超声波接收器。优选地，所述步骤二具体包括
主控模块控制其中任意一个超声波收发器发射超声波并开始计时； 主控模块控制与该任意超声波收发器相邻的一个超声波收发器接收所述发射的超声波，并记录接收到该超声波的时间t ；
计算超声波的速度v=T/t，其中T为两相邻超声波收发器之间的距离。优选地，所述步骤三具体包括
主控模块控制第一超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第一超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间tl ；
停止第一超声波收发器的工作，主控模块控制第二超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第二超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间t2 ； 以此类推，主控模块依次控制剩余的超声波收发器的工作，直到记录第N超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间tn;其中，η的取值与N对应相同，且都为自然数。优选地，所述步骤四具体包括
主控模块根据记录的时间tl、t2、……、tn，分别计算得到每一个超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度值SlzR-V^l/^jZzR-V^ZA、……、Sn=R-V*tn/2，其中，R为超声波收发器到输电线路外表面的距离。优选地，在所述步骤三之前还包括步骤所述主控模块初始化并控制所有的超声波收发器停止工作。优选地，在所述步骤四之后还包括主控模块通过一通讯模块将所述覆冰厚度值发送给一远程监控终端。优选地，还包括，主控模块根据覆冰厚度值Si、S2、……、Sn绘制输电线路的覆冰切面图，并将该覆冰切面图通过所述通讯模块传送到监控模块。优选地，所述超声波收发器到输电线路的距离R >以上所述技术方案，在利用超声波监测输电线路的覆冰厚度之前，先检测超声波在该监测环境中的传播速度，然后利用该确定的传播速度，对输电线路覆冰进行监测，利用该确定的超声波速度计算输电线路的覆冰厚度值，有效提高了输电线路覆冰监测厚度检测的精确性和准确性。
图1是本发明一种实施例的超声波收发器与输电线路的位置关系图。图2是本发明一种实施例的输电线路覆冰监测系统的结构图。
,其中F为该环境下覆冰厚度统计的理论极限值。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。结合图1和图2所示，本发明所提供一种输电线路覆冰监测方法，该方法包括以下步骤
步骤一，围绕所述输电线路1设置多个超声波收发器(第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N超声波收发器)，并将其与一主控模块200相连接；所述多个超声波收发器位于位于输电线路径向截面上的同一圆周上，该圆周的中心位于所述输电线路的轴线上；
步骤二，主控模块200测定超声波在该环境中的传播速度V ；
步骤三，主控模块200依次控制每一个超声波收发器发射超声波并接收该超声波，同时记录每一个超声波收发器从发出超声波到接收到该超声波的时间；
步骤四，主控模块200根据记录的时间计算该超声波收发器所对应的输电线路的覆冰
厚度值。在所述步骤一中，优选地，所述第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N 超声波收发器均布于所述圆周上，该种设置方式可以更加全面的监测输电线路1的覆冰厚度，即每个超声波传感器用于监测其所对应处的输电线路1的覆冰厚度，所述超声波收发器的数量越多其最终监测到的输电线路1的覆冰厚度越全面，得到分析结果也就越精确。 所述每个超声波收发器包括一个用于根据主控模块200的控制指令发射超声波的超声波发射器和一个接收超声波的超声波接收器。所述输电线路1的径向截面为垂直于输电线路轴线即长度方向的截面。所述主控模块200优选为控制芯片，可以控制每个超声波收发器的工作，而且该芯片具有扩展接口，用于连接并控制其他的外接设备，如可控制一通讯模块300进行通讯工作。该主控模块200同时具有计时功能，或者通过其扩展接口接入一计时器进行计时工作。为了能够精确得到实际工作环境中超声波的传播速度，有利于精确监测该环境中输电线路覆冰厚度，主控模块200需要测定超声波在该环境中的传播速度V，具体测定步骤如下
主控模块200控制步骤一中所设置的任意一个超声波收发器发射超声波并开始计时； 主控模块200控制与该任意超声波收发器相邻的一个超声波收发器接收所述发射的超声波，并记录接收到该超声波的时间t ；
计算超声波的速度V=T/t，其中T为两相邻超声波收发器之间的距离。通过上述检测方法所测得的速度V为超声波在该环境中的实际传播速度，利用该实际传播速度对输电线路覆冰厚度进行监测可有效提高其监测精度。优选地，所述步骤三具体包括主控模块200控制第一超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第一超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间tl ；停止第一超声波收发器的工作，主控模块200控制第二超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第二超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间 t2 ；……；
停止第N-I超声波收发器的工作，主控模块200控制第N超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，记录第N超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间 tn。以上技术方案中，在下一个超声波收发器开始工作的时候，需要关闭上一个超声波收发器，防止上一个超声波收发器发射的超声波而对下一个超声波收发器的工作带来干扰，进一步增强系统的稳定性和数据测量的精确性。优选地，所述步骤四具体包括主控模块200根据上述记录的时间tl、t2、……、 tn，分别计算得到每一个超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度值Sl=R-V*tl/2、 S2=R-V*t2/2、……、Sn=R-V*tn/2，其中，R为超声波收发器到输电线路外表面的距离，η的取值与N对应相同，且都为自然数。通过以上对输电线路的覆冰厚度监测方法可以最终得到输电线路上的覆冰厚度。下面结合图1中的实施例对上述输电线路的覆冰厚度监测方法作进一步的说明。图1示出了利用四个超声波收发器监测输电线路1的覆冰2的厚度值，
首先将该四个超声波收发器101、102、103、104均布设置在输电线路1的周围，所述四个超声波收发器位于同一圆周3上，该圆周3的中心位于输电线路1的轴线上。主控模块200首先控制超声波收发器101的超声波发射器发射超声波并开始计时，并控制与其相邻的一个超声波收发器102接收所述超声波，同时记录接收到该超声波的时间t，因此主控模块200根据两个超声波收发器之间的距离T和时间t就可以得到超声波在该环境中的实际传播速度V= T/t，所述距离T在设置超声波收发器的时候可以提前测量得到并保存到主控模块200中，同时主控模块200也将所测得的超声波的实际传播速度 V进行保存。然后主控模块200依次控制四个超声波收发器发射超声波并接收该超声波，同时记录每一个超声波收发器从发出超声波到接收到该超声波的时间。具体为主控模块200 控制超声波收发器101的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录超声波收发器101 的超声波接收器接收到该超声波的时间tl ；主控模块200控制超声波收发器102的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录超声波收发器102的超声波接收器接收到该超声波的时间t2 ；主控模块200控制超声波收发器103的超声波发射器发射超声波并开始计时， 并记录超声波收发器103的超声波接收器接收到该超声波的时间t3 ；主控模块200控制超声波收发器104的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录超声波收发器104的超声波接收器接收到该超声波的时间t4。主控模块200根据记录的时间tl就能得到超声波收发器101距离覆冰2外边缘的距离L=V*tl/2，其中V为主控模块200所测得的超声波在该环境中的实际传播速度；因此可以得到超声波收发器101所对应的此处输电线路的覆冰厚度值S=R-L=R- V*tl/2。同理可以分别计算得到超声波收发器102、超声波收发器103及超声波收发器104所对应处的输电线路1的覆冰厚度值。可以看出，以上所述技术方案中，所设置的超声波收发器的个数越多，所监测到的输电线路的覆冰厚度的点位就越多，对输电线路周围覆冰厚度的监测数据越精确，得到数据范围就越全面，因此在实际操作中可以根据实际的安装环境尽可能多的设置超声波收发器的数量。作为本发明的另一个实施例，能够方便远程监控输电线路的覆冰情况，优选地，在所述步骤四之后还包括主控模块200通过一通讯模块300将所监测到的输电线路的覆冰厚度值发送给一远程监控模块400，以便于相关人员进行远程监控，进一步增强对输电线路覆冰厚度监测的便利性。进一步地，为了提高系统的工作稳定性和对输电线路覆冰厚度的监测精确性，在所述步骤三之前还包括步骤所述主控模块200初始化并控制所有的超声波收发器停止工作。这样就能保证在主控模块200控制任何一个超声波收发器工作的时候不会误接收到其他超声波收发器发射的超声波，保证了系统工作的稳定性，提高了覆冰厚度的监测精度。作为本方案更优选的一种实施例，为了能够得到输电线路的覆冰截面图，在主控模块200计算得到输电线路各点的覆冰厚度值值时，主控模块200根据覆冰厚度值Si、 S2、……、Sn得到输电线路1的覆冰2的切面图，并将该切面图通过通讯模块300传送到监控模块400。该切面图的绘制可通过对输电线路周围每一点的覆冰厚度值进行测量，并通过图示的方式在输电线路1的周围按照得到的每一点的覆冰厚度值进行标示，最后将每一点通过平滑曲线连接成一个封闭的曲线，该曲线与电线1边缘之间形成的区域即为覆冰区域，这样就得到了输电线路的覆冰切面图，主控模块200通过通讯模块300不仅能够把覆冰厚度值传送给监控模块400，而且可以把绘制的覆冰切面图一同传送给监控模块400，增加了输电线路覆冰厚度的直观性和可视性，有利于更加方便的了解导线的覆冰状况。在以上所述输电线路覆冰监测方法中，为了能够顺利得到超声波在实际环境中的传播速度，在围绕输电线路开始设置超声波收发器时，优选地，所述超声波收发器到输电线
路的距离R > JF2 +〔钉，其中F为该环境下覆冰厚度统计的理论极限值。这种设置方式，
可以避免因覆冰太厚而阻断相邻两个超声波收发器之间超声波的传播及接收。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
8
权利要求
1.输电线路覆冰监测方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，围绕所述输电线路设置多个超声波收发器(第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N超声波收发器)，并将其与一主控模块相连接；所述多个超声波收发器位于输电线路径向截面上的同一圆周上，该圆周的中心位于所述输电线路的轴线上； 步骤二，主控模块测定超声波在该环境中的传播速度V ；步骤三，主控模块依次控制每一个超声波收发器发射超声波并接收该超声波，同时记录每一个超声波收发器从发出超声波到接收到该超声波的时间；步骤四，主控模块根据记录的时间计算该超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度值。
2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N超声波收发器均布于所述圆周上。
3.根据权利要求2所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，每个超声波收发器包括一个用于根据主控模块的控制指令发射超声波的超声波发射器和一个接收超声波的超声波接收器。
4.根据权利要求3所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，所述步骤二具体包括 主控模块控制其中任意一个超声波收发器发射超声波并开始计时；主控模块控制与该任意超声波收发器相邻的一个超声波收发器接收所述发射的超声波，并记录接收到该超声波的时间t ；计算超声波的传播速度V=T/t，其中T为两相邻超声波收发器之间的距离。
5.根据权利要求4所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，所述步骤三具体包括 主控模块控制第一超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第一超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间tl ；停止第一超声波收发器的工作，主控模块控制第二超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第二超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间t2 ； 以此类推，主控模块依次控制剩余的超声波收发器的工作，直到记录第N超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间tn;其中，η的取值与N对应相同，且都为自然数。
6.根据权利要求5所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，所述步骤四具体包括 主控模块根据记录的时间tl、t2、……、tn，分别计算得到每一个超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度值Sl=R-V*tl/2、S2=R-V*t2/2、……、Sn=R_V*tn/2，其中，R为超声波收发器到输电线路外表面的距离。
7.根据权利要求1所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，在所述步骤三之前还包括步骤所述主控模块初始化并控制所有的超声波收发器停止工作。
8.根据权利要求1所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，在所述步骤四之后还包括主控模块通过一通讯模块将所述覆冰厚度值发送给一远程监控终端。
9.根据权利要求8所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，还包括，主控模块根据覆冰厚度值S1、S2、……、Sn绘制输电线路的覆冰切面图，并将该覆冰切面图通过所述通讯模块传送到监控模块。
10.根据权利要求6所述的输电线路覆冰监测方法，其特征在于，所述超声波收发器到输电线路的距离
全文摘要
本发明提供了一种输电线路覆冰监测方法，包括以下步骤步骤一，围绕所述输电线路设置多个超声波收发器(第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N超声波收发器)，并将其与一主控模块相连接；所述多个超声波收发器位于同一圆周上，该圆周的中心位于所述输电线路的轴线上；步骤二，主控模块测定超声波在该环境中的传播速度V；步骤三，主控模块依次控制每一个超声波收发器发射超声波并接收该超声波，同时记录每一个超声波收发器从发出超声波到接收到该超声波的时间；步骤四，主控模块根据记录的时间计算该超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度值。有效提高了输电线路覆冰监测厚度检测的精确性和准确性。
文档编号G01S11/14GK102506780SQ201110357868
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者王羽痕 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司