一种输电线路覆冰区绝缘子选型方法与流程

本发明属于输电线路设计领域，尤其涉及一种输电线路覆冰区绝缘子选型方法。

背景技术：

1、全寿命周期成本(life cycle costs，简称lcc)管理，是指从设备、项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、项目或系统的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程，即从整个项目生命周期出发进行思考，侧重于从项目决策、设计、施工、运行维护等各阶段全部造价的确定与控制，使lcc最小的一种管理理念和方法。此方法科学的划分设备在寿命周期内的一切费用项目，又利用统计资料和方法建立费用估算关系式和费用模型，从而可按不同需要相当准确地估算出设备寿命周期费用，供决策和管理之需。其核心内容是对设备、项目或系统的lcc进行分析，并进行决策。采用lcc分析方法优化输电线路的投资和运行维护费用，具有重大的经济价值。

2、绝缘子是输电线路的重要组成部分，由它将导线悬挂在杆塔支架上，一方面要求它具有良好的机械性能，能承受各种自然条件下导线的水平荷重、垂直荷重、张力及振动力作用，另一方面它还应具有良好的电气性能，在各种自然环境下、在正常运行电压、雷电过电压、操作过电压作用下保持绝缘性能，而且随着时间的推移，各种机械、电气性能不致发生不良的变化，即能长久地安全稳定地工作。

3、绝缘子的单项投资在高压输电线路工程本体造价中占的比重已经提高到15％，而且绝缘子作为最重要的电气元件，其型式选择是否合理对线路的正常运行必将产生很大影响。然而绝缘子的选型十分依赖于沿线当地的气候环境和绝缘子本身的选型，绝缘子本身的污闪事故和的沿线当地的污秽等级均对绝缘子产生极大的影响，容易造成绝缘子损坏，从而增加成本。因此需要一种综合考虑沿线环境、绝缘子污闪事故以达到lcc最小的绝缘子选型策略。

4、例如，一种在中国专利文献上公开的“一种针对沿海地区的污湿特征评估及绝缘子配备方法”，其公告号cn106680457a，首先根据待测区域的现场盐度与盐度阈值判定待测区域是否为沿海型地区；当缺乏盐度测量条件，则根据待测区域地形地貌参数判断待测区域与海岸线的距离判定待测区域是否为沿海型地区；根据待测区域与城区或污染源的距离判定待测区域是否为城市或工业区；根据待测区域与林区或农田的距离判定待测区域是否为山林或耕作区；根据待测区域与水域的距离判定待测区域是否为河流及湖泊地区；根据评估结果配备绝缘子；将该发明提供的方法应用到实际工程中，在缺乏等值盐密数据的地区进行外绝缘工作时，可以根据地理特点快速估测污秽特征，进而快速确定绝缘子选型以及绝缘等级。然而该发明没有将污秽等级定量处理，无法直接根据该污秽等级计算使输电线搭设造价最低的绝缘子选型策略。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题；提供了一种输电线路覆冰区绝缘子选型方法；通过判别地貌的污秽等级，通过实际的大气状态确定实际盐密值，即污秽等级的变化，定量计算污秽等级的变化，从而获取不同绝缘子在所述路段的污闪事故频率。将污闪事故频率作为权重代入全寿命周期成本模型中，通过计算不同绝缘子选型下的全寿命周期成本模型，即可获得使全寿命周期成本最低的绝缘子选型。该方法使污秽等级对绝缘子的影响作为成本定量折入成本中，在将污秽等级、绝缘子选型、受污闪事故影响的运行成本和更换成本均以定量的方式计算在内，得出综合成本最小的选型策略。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、一种输电线路覆冰区绝缘子选型方法，包括：

4、步骤s1、引入绝缘子购置成本、设备布设成本和设备运行成本；采集配电网沿线环境图像；步骤s2、根据图像识别沿线地区的污湿特征、运行经验、沿线走廊，获取沿线地区的污秽等级；

5、步骤s3、根据沿线地区的污秽等级确定绝缘子购置成本；根据绝缘子购置成本确定设备布设成本；

6、步骤s4、根据绝缘子购置成本和污秽等级计算设备运行成本；

7、步骤s5、建立配电网全寿命周期成本模型；将不同绝缘子选型代入配电网全寿命周期成本模型；迭代计算得到配电网全寿命周期成本最小的选型。

8、该方法使污秽等级对绝缘子的影响作为成本定量折入成本中，在将污秽等级、绝缘子选型、受污闪事故影响的运行成本和更换成本均以定量的方式计算在内，得出综合成本最小的选型策略。

9、作为优选，所述步骤s2具体包括：

10、步骤s21、采集配电网沿线环境的卫星图像；对沿线的图像划分为不同区间；

11、步骤s22、若单个区间内地域特征不同，则按照地域特征轮廓重新将单个地域特征划分为不同区间，区间边缘采用圆弧拟合；

12、步骤s23、集合地域特征轮廓相同的区间形成区间合集；在每个区间合集内采集单一已悬挂的绝缘子作为参考，所述已悬挂绝缘子应采用已悬挂时间相同的绝缘子作为参考；判别已悬挂绝缘子的污秽程度作为单一地域特征轮廓区间的自然地貌污秽等级t；

13、步骤s24、获取大气质量指数p；确定理论计算盐密值esdd；

14、步骤s25、结合自然地貌污秽等级t和理论计算盐密值esdd，实时推算区间污秽等级变化。

15、通过划分不同的区域区间，将电网沿线的路分成不同的区间隔断，而不同污秽等级的区间内所需要的绝缘子类型是不同的，因此划分区间的同时测得各个区间的污秽等级有助于根据污秽等级选择合适的绝缘子选型。

16、作为优选，所述已悬挂绝缘子的污秽程度按照如下方法计算：

17、s31、获取绝缘子的高光谱图像，对绝缘子的高光谱图像做预处理并建立污秽程度识别模型；

18、s32、提取所述高光谱图像中的伞裙区域；对伞裙区域内的每个像素提取光谱曲线，光谱曲线与污秽光谱库相匹配确定所述像素相对应的污秽程度；将伞裙表面像素点的污秽等级与污秽位置和分布范围对应，获得污秽在伞裙表面的可视化分布图像；

19、s33、按照像素面积的比值对污秽等级进行加权相加，并获得已悬挂绝缘子的污秽程度，即自然地貌污秽等级。

20、通过处理绝缘子表面的图像，预处理可以是对一般图像的预处理，比如黑白矫正、多元散射矫正和平滑/变换处理，简单的处理后可以使得表面的伞裙更容易识别。

21、作为优选，所述像素面积中的最大值为sa，其相对应的污秽等级为ta；所述污秽等级中的最大值为tmax，其相对应的像素面积为s；若其中si表示单一污秽种类的像素所对应的像素面积，∑si表示所有污秽种类的像素所对应的像素面积的总和，则所述污秽等级t即为所述复合绝缘子的污秽等级；若则计算若则所述污秽等级tmax即为所述复合绝缘子的污秽等级，否则，则按的值作为所述复合绝缘子的污秽等级，其中i表示一污秽种类的污秽等级，表示每一污秽种类所对应的像素面积所占比例为权加和。通过加权叠加可以获得实际的污秽等级。

22、作为优选，步骤s25具体包括：其中，(esdd)t为污秽等级t对应的盐密值；为盐密值；t为绝缘子使用时长；

23、根据盐密值esdd比对污秽等级划分标准确定其污秽等级。

24、使得污秽等级可以随着实时变化，根据实际的污秽等级积累，计算合适的绝缘子选型。

25、作为优选，通过区间内污秽等级和区间内沿线布设长度确定绝缘子选型为i；按照爬线比确定绝缘子个数n；单个绝缘子购置成本为；所述绝缘子购置成本包括：ic＝niici；

26、其中，ni为第i种绝缘子所装数量，ici为第i种绝缘子购置安装费用；i＝1为玻璃绝缘子，i＝2为瓷质绝缘子。

27、成本即为个数乘以安装费用，单单成本仅与选型和安装个数有关。

28、作为优选，所述设备运行成本包括：

29、s71、获取绝缘子i的污闪事故频率；

30、s72、定所在区间等级的污秽等级；根据污秽等级查询对应的历史污闪事故频率表格确定绝缘子i的污闪事故频率ω；

31、s73、将绝缘子i的污闪事故频率ω作为权重值，计算设备运行成本：

32、w＝ωfc+ωoc+ωdc：

33、其中，ic为一次投资年费用，fc为单次中断供电成本；oc为年运行费用清扫检测费和更换零值费；dc为报废成本。

34、通过污秽等级计算污闪事故频率，根据污闪事故频率倒退可能发生事故的概率，并通过该概率对的中断供电成本和年运行费用清扫检测费和更换零值费、报废成本进行加权，当污闪事故频率越高时，权重越大，所需要的运行成本越高。

35、作为优选，步骤s5具体包括：全寿命周期成本模型lcc＝ic+w；将lcc导入仿真软件，将不同绝缘子选型、不同数量的选型组合代入仿真软件，迭代得到使全寿命周期成本模型lcc最低的选型组合，即为所需绝缘子选型组合。通过各种选择迭代，可以得出使成本最低的绝缘子选型组合，从而减少输电线搭接的成本。

36、本发明的有益效果是：

37、该方法使污秽等级对绝缘子的影响作为成本定量折入成本中，在将污秽等级、绝缘子选型、受污闪事故影响的运行成本和更换成本均以定量的方式计算在内，得出综合成本最小的选型策略。