测量架空输电线路绝缘子覆冰的系统、方法、装置及介质

1.本发明涉及输变电设备在线监测领域，尤其涉及一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的系统、方法、装置及介质。


背景技术：

2.冬季输电线路受持续低温雨雪凝冻时，输电线路表面就会覆冰。覆冰达到一定程度，就会造成闪络、断线、倒塔、舞动等灾害。输电线路覆冰是一种复杂的自然现象，对于电网的安全运行有极强的破坏性。近年来受到严重凝冻天气影响，中国发生了多次的大面积电网冰灾事故。现有的架空线路绝缘子覆冰监测方法主要是图像法，但图像法对图片清晰度要求较高。在雨雪天气中，拍摄设备电源长时间供电受到限制，镜头可能被雨雪遮挡无法拍摄，图像法的清晰照片较少。
3.光纤传感具有低损耗、绝缘、无源等特点，特别适合复合绝缘子这种长棒形结构的状态监测。但绝缘子是电力系统的关键设备之一，其工作状态影响电网的安全运行，在绝缘子中植入光纤传感器存在机械性能、绝缘性能等运行可靠性方面的顾虑，同时已运行的绝缘子更换难度大，成本高，光纤复合绝缘子应用到现场测量覆冰难度大。


技术实现要素：

4.为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的系统、方法、装置及介质。
5.本发明所采用的技术方案是：
6.一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的系统，包括：
7.运行复合绝缘子，安装在输电线路杆塔上；
8.模拟光纤复合绝缘子，安装在所述输电线路杆塔上，所述模拟光纤复合绝缘子内植入光纤光栅传感器，光纤的一端连接所述光纤光栅传感器，光纤的另一端连接光纤光栅解调仪；
9.光纤光栅解调仪，用于输出预设频率的光线，光线通过所述光纤输送至所述光纤光栅传感器后，反射回所述光纤光栅解调仪；所述光纤光栅解调仪根据输出的光线的频率和接收到的光线的频率获取波长变化量；
10.上位机，根据波长变化量获取模拟光纤复合绝缘子上的第一覆冰重量，根据第一覆冰重量获取所述运行复合绝缘子上的第二覆冰重量。
11.进一步地，所述运行复合绝缘子和所述模拟光纤复合绝缘子对称地安装在所述输电线路杆塔上。
12.进一步地，所述运行复合绝缘子和所述模拟光纤复合绝缘子的型号相同。
13.本发明所采用的另一技术方案是：
14.一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的方法，包括以下步骤：
15.将运行复合绝缘子和模拟光纤复合绝缘子安装在同一个输电线路杆塔上；其中，
所述模拟光纤复合绝缘子内植入光纤光栅传感器；
16.将预设频率的光线通过光纤输送至所述光纤光栅传感器，并接收经过所述光纤光栅传感器反射回来的光线；
17.根据输出的光线的频率和接收到的光线的频率获取波长变化量；
18.根据波长变化量获取模拟光纤复合绝缘子上的第一覆冰重量，根据第一覆冰重量获取所述运行复合绝缘子上的第二覆冰重量。
19.进一步地，还包括预先获取复合绝缘子上覆冰重量与波长变化量的关系的步骤：
20.在所述模拟光纤复合绝缘子上增加不同重量的物体；
21.采集不同重量下对应的波长变化量，获得复合绝缘子上增加不同重量与波长变化量的关系，作为复合绝缘子上覆冰重量与波长变化量的关系。
22.进一步地，所述运行复合绝缘子和所述模拟光纤复合绝缘子对称地安装在所述输电线路杆塔上。
23.进一步地，所述运行复合绝缘子和所述模拟光纤复合绝缘子的型号相同。
24.本发明所采用的另一技术方案是：
25.一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的装置，包括：
26.至少一个处理器；
27.至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
28.当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
29.本发明所采用的另一技术方案是：
30.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
31.本发明的有益效果是：本发明通过测量模拟光纤复合绝缘子上的覆冰程度，以估计输电线路绝缘子覆冰程度，无运行可靠性方面顾虑，同时也可将光纤监测技术应用到已运行架空线路绝缘子中，无需对架空线路绝缘子进行更换。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
33.图1是本发明实施例中一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的系统的结构示意图；
34.图2是本发明实施例中模拟光纤复合绝缘子进行标定的示意图；
35.图3是本发明实施例中一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的方法的步骤流程图。
36.附图标记：
37.1、运行复合绝缘子，2、输电线路杆塔，3、模拟光纤复合绝缘子，4、引出光纤，5、光纤光栅解调仪，6、上位机，7、砝码。
具体实施方式
38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
41.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
42.如图1所示，本实施例提供一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的系统，通过测量模拟光纤复合绝缘子以估计输电线路绝缘子覆冰程度，以解决现有光纤复合绝缘子应用到现场监测中的可靠性方面问题。该系统具体包括：
43.运行复合绝缘子，安装在输电线路杆塔上；
44.模拟光纤复合绝缘子，安装在所述输电线路杆塔上，所述模拟光纤复合绝缘子内植入光纤光栅传感器，光纤的一端连接所述光纤光栅传感器，光纤的另一端连接光纤光栅解调仪；
45.光纤光栅解调仪，用于输出预设频率的光线，光线通过所述光纤输送至所述光纤光栅传感器后，反射回所述光纤光栅解调仪；所述光纤光栅解调仪根据输出的光线的频率和接收到的光线的频率获取波长变化量；
46.上位机，根据波长变化量获取模拟光纤复合绝缘子上的第一覆冰重量，根据第一覆冰重量获取所述运行复合绝缘子上的第二覆冰重量。
47.其中，运行复合绝缘子为具体应用到现场监测中的复合绝缘子，模拟光纤复合绝缘子为无需应用到输电工作的复合绝缘子。在一些可选的实施中，运行复合绝缘子和模拟光纤复合绝缘子的型号相同；运行复合绝缘子和模拟光纤复合绝缘子对称地安装在所述输电线路杆塔上。
48.作为一种可选的实施方式，光纤光栅传感器包括三根光纤，每根光纤上均匀设置有4～20个光栅，其中最后一个光栅为温度补偿光栅，其余光栅均为应变光栅，通过应变光栅的波长变化和温度补偿光栅的波长变化，所述应变光栅可采用应变传感器，所述温度补偿光栅可采用温度传感器，两种光栅都为光纤bragg光栅。通过应变光栅的波长变化和温度补偿光栅的波长变化，计算模拟光纤复合绝缘子因覆冰引起的应变量，最终判断复合绝缘子的覆冰程度。
49.上述系统的工作原理具体如下：
50.1.与架空输电线路杆塔上的运行复合绝缘子同型号光纤复合绝缘子作为模拟绝缘子，使用砝码7对模拟绝缘子进行实验室覆冰标定，如图2所示，得到光纤复合绝缘子伞裙上覆冰重量与植入的光纤光栅传感器的波长变化量的对应系数β(g/pm)。
51.2.光纤复合绝缘子3与运行绝缘子1一同架设在输电线路杆塔2上，通过引出光纤4连接到光纤光栅解调仪5和上位机6进行数据采集和记录。
52.3.通过测得的波长变化量δλ，有模拟光纤复合绝缘子上覆冰重量m＝δλ*β。
53.4.绝缘子和模拟绝缘子同处一个线路杆塔，覆冰情况基本一致，根据模拟光纤复合绝缘子上的覆冰重量可估计架空线路绝缘子覆冰重量约为m。
54.上述系统通过模拟光纤复合绝缘子，规避了在绝缘子中植入光纤传感器存在机械性能、绝缘性能等运行可靠性方面的影响；光纤传感具有低损耗、绝缘、无源等特点，相比现有的绝缘子覆冰手段更加的稳定有效；模拟光纤复合绝缘子直接架设在线路杆塔上，无需对运行中的输电线路绝缘子进行更换，方法步骤简洁，实施简单，能够用于输电线路绝缘子覆冰监测推广。
55.如图3所示，本实施例还提供一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的方法，包括以下步骤：
56.s1、将运行复合绝缘子和模拟光纤复合绝缘子安装在同一个输电线路杆塔上；其中，所述模拟光纤复合绝缘子内植入光纤光栅传感器；
57.s2、将预设频率的光线通过光纤输送至所述光纤光栅传感器，并接收经过所述光纤光栅传感器反射回来的光线；
58.s3、根据输出的光线的频率和接收到的光线的频率获取波长变化量；
59.s4、根据波长变化量获取模拟光纤复合绝缘子上的第一覆冰重量，根据第一覆冰重量获取所述运行复合绝缘子上的第二覆冰重量。
60.在一些可选的实施例中，所述运行复合绝缘子和所述模拟光纤复合绝缘子对称地安装在所述输电线路杆塔上。所述运行复合绝缘子和所述模拟光纤复合绝缘子的型号相同。
61.该方法的具体工作原理如下：与架空输电线路杆塔2上的运行复合绝缘子1同型号光纤复合绝缘子3作为模拟绝缘子，使用砝码7对其进行实验室覆冰标定，得到光纤复合绝缘子伞裙上覆冰重量与植入的光纤光栅传感器的波长变化量的对应系数β(g/pm)。光纤复合绝缘子3与运行绝缘子1一同架设在输电线路杆塔2上，通过引出光纤4连接到光纤光栅解调仪5和电脑6进行数据采集和记录。通过光纤复合绝缘子3内部植入的光纤光栅对模拟光纤复合绝缘子覆冰程度进行测量。通过测得的波长变化量δλ，有模拟光纤复合绝缘子上覆冰重量m＝δλ*β。绝缘子1和模拟绝缘子3同处一个线路杆塔，覆冰情况基本一致，根据模拟光纤复合绝缘子3上的覆冰重量可估计架空线路绝缘子1覆冰重量约为m。
62.综上所述，本实施例方法通过模拟光纤复合绝缘子，规避了在绝缘子中植入光纤传感器存在机械性能、绝缘性能等运行可靠性方面的影响；光纤传感具有低损耗、绝缘、无源等特点，相比现有的绝缘子覆冰手段更加的稳定有效；模拟光纤复合绝缘子直接架设在线路杆塔上，无需对运行中的输电线路绝缘子进行更换，方法步骤简洁，实施简单，能够用于输电线路绝缘子覆冰监测推广。
63.本实施例还包括一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的装置，包括：
64.至少一个处理器；
65.至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
66.当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现图3所示方法。
67.本实施例的一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
68.本技术实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图3所示的方法。
69.本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种测量架空输电线路绝缘子覆冰的方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
70.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
71.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
72.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
73.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供
指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
74.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
75.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
76.在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
77.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
78.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。