專利名稱：架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及架空輸電線路導線覆冰的監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及架空輸電線路覆冰的模
擬導線實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，特別適用于輸電線路覆冰的預警、監(jiān)測和防治領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國地域遼闊氣象環(huán)境多變，是世界上輸電線路覆冰較多的國家之一，2005年和2008年初的2次較大冰雪災害天氣造成嚴重的線路覆冰、跳閘、斷線、倒塔等事故，給國民經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)、人民生活用電帶來重大損失。這2次冰雪災害的主要原因是多年一遇的大范圍、長時間低溫雨雪冰凍氣候，但也反映出我國電網(wǎng)抵御惡劣氣象條件的能力不足，缺乏在第一時間掌握線路覆冰后綜合荷載情況的手段。 線路覆冰是否會造成的斷線、倒塔等事故的關(guān)鍵在于架空輸電線路覆冰導線綜合荷載是否超出導線或桿塔能承受的應(yīng)力，預警、監(jiān)測的目的主要是能得到準確的冰導線綜合荷載，判斷是否采取措施，以避免斷線、倒塔等事故事故發(fā)生。 過去對輸電線路覆冰情況的監(jiān)測主要是靠線路運行人員的現(xiàn)場觀察測量來實現(xiàn)的，但人工現(xiàn)場觀察測量的方式存在以下缺點一、人工成本巨大，勞動效率低下；二、肉眼只能觀察到輸電線路覆冰的表面情況，只能是目領(lǐng)U，不能提供準確科學的數(shù)據(jù)，也無法計算出架空輸電線路覆冰導線綜合荷載。 本申請人在2009年3月26日申請，專利申請名稱架空輸電線路導線覆冰實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，專利申請?zhí)?00910097184. 7的專利申請，該專利采用的技術(shù)方案是根據(jù)實時測定的線路導線懸掛點傾角、導線溫度、懸垂絕緣子串偏移角和線路基本參數(shù)來確定和計算線路覆冰導線綜合荷載和導線覆冰厚度，該方法在理論上合理、正確，結(jié)果精確，但需要的配套的測量設(shè)備不少，需要確定的參數(shù)多，計算公式復雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測方法，該方法采用
在線路桿塔上安裝與線路導線同型號、同材質(zhì)的一段模擬導線來確定和計算線路覆冰導線
的綜合荷載和覆冰厚度，該方法在理論上合理、正確，算法簡單，結(jié)果精確，能方便準確地實
現(xiàn)對架空輸電線路導線覆冰的實時監(jiān)測，可滿足電力部門預警、監(jiān)測的要求。 本發(fā)明的另一目的在于提供用于實現(xiàn)如上述方法的架空輸電線路覆冰的模擬導
線實時監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)用于實現(xiàn)上述的監(jiān)測方法，通過對安裝在線路桿塔上模擬導
線測量能方便準確地實現(xiàn)對架空輸電線路導線覆冰的實時監(jiān)測。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達到上述目的架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測方法，包括如下步驟 1)在架空輸電線路桿塔上安裝與線路導線同型號、同材質(zhì)的一段模擬導線；
2)模擬導線上設(shè)有用于測量模擬導線重量的圓筒型測量量頭；
3)覆冰計算方法
(1)導線常態(tài)下的荷載 在常態(tài)下導線自重力單位荷載wl(N/m)為單位長度質(zhì)量q和重力加速度g之積；
= qg " qgn = 9. 80665q (1)式中g(shù)n為標準重力加速度，gn = 9. 80665 (m/s2)。
(2)導線覆冰時的荷載 假設(shè)各種類型及不同斷面外形的覆冰均折算為密度為0. 9g/cm3的圓形雨淞斷面。
當已知導線外徑D(mm)和覆冰厚度b(mm)時，其單位長度冰荷載w2 (N/m)為
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導線覆冰時垂向總荷載w3為導線自重荷載wl和覆冰荷載w2之禾P，即<formula>formula see original document page 4</formula> (3)導線的覆冰厚度 導線的覆冰厚度b可根據(jù)式(2、3)算出，即
<formula>formula see original document page 4</formula>
因為安裝在線路桿塔上由測量頭懸掛的模擬導線與線路導線同型號、同材質(zhì)且又 處在相同的氣象環(huán)境下，因此模擬導線覆冰時的綜合荷載和覆冰厚度基本上等同于線路導 線覆冰時的綜合荷載和覆冰厚度。模擬導線的長度已知，覆冰時的綜合荷載可由圓筒型測 量量頭的拉力傳感器測得，故模擬導線的覆冰厚度可由式(4)求得，該覆冰厚度也就是線 路導線的覆冰厚度。 用于實現(xiàn)如上述方法的架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括圓筒 型測量量頭、控制裝置、模擬導線、主站的控制主機；模擬導線為一段與線路導線同型號、同 材質(zhì)的已知長度的模擬導線，懸掛在圓筒型測量量頭下；所述的圓筒型測量量頭內(nèi)設(shè)有拉 力傳感器，拉力傳感器最大量程為5、10、20、50kg可選，用于測量模擬導線的重量，圓筒型 測量量頭與控制裝置通過電纜相連，控制裝置用于將測量頭傳輸來的重量信息進行運算和
處理，再通過無線方式與主站的控制主機相連接。 所述的控制裝置包括太陽能電池板和蓄電池、控制模塊、通信模i央，太陽能電池板
和蓄電池為整個控制裝置提供電源，圓筒型測量量頭內(nèi)設(shè)的拉力傳感器與控制模塊相連，
控制模塊與通信模塊相連，通信模塊通過無線方式與主站的控制主機相連接。 圓筒型測量頭中還裝有攝像頭，用于獲取模擬導線上的圖像信息，以觀察模擬導
線上覆冰的形成和發(fā)展過程，攝像頭與控制模塊相連接。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用安裝在線路桿塔上由本測量裝置和裝置懸掛的
與線路導線同型號、同材質(zhì)的一段模擬導線來確定和計算線路覆冰導線的綜合荷載和覆冰
厚度，且測量合理、正確，算法簡單，結(jié)果精確，能適用于線路覆冰的綜合荷載和覆冰厚度計
算，這樣就可以在綜合荷載未超出導線或桿塔能承受的應(yīng)力時，及早采取措施，避免因線路
覆冰造成的跳閘、斷線、倒塔等事故，給國民經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)、人民生活用電帶來重大損失，方
便準確地實現(xiàn)了對架空輸電線路覆冰導線的監(jiān)測，滿足電力部門預警、監(jiān)測的要求。說明書
圖1是圓筒型測量頭和模擬導線的安裝示意圖； 圖2是架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理圖；
具體實施例方式
實施例1 :下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍 并不僅限于此 以某500kV線路覆冰導線為例，導線型號為4*LGJ-630/45，第4檔的檔距為352m、 高差為39. 0m、安裝弧垂為9. 27m，第5檔的檔距為437m、高差為1. Om、安裝弧垂為14. 20m。
單根導線基本參數(shù)為計算截面666. 55mm2 ;外徑33. 60mm ;單位質(zhì)量2. 06kg/m ;彈 性系數(shù)63000N/mm2 ;線膨脹系數(shù)20. 9x10—61/°C 。 如圖2所示，架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測系統(tǒng)包括圓筒型測量量頭 1、控制裝置7、模擬導線6、主站的控制主機；模擬導線6為一段與線路導線同型號、同材質(zhì) 的已知長度的模擬導線，懸掛在圓筒型測量量頭1下，圓筒型測量量頭1通過鉸鐵2、3、4、5 安裝在架空輸電線路桿塔上，如圖l所示，所述的圓筒型測量量頭1內(nèi)設(shè)有拉力傳感器，拉 力傳感器最大量程為5、10、20、50kg可選，用于測量模擬導線的重量，圓筒型測量量頭l與 控制裝置7通過電纜相連，控制裝置7用于將測量頭傳輸來的重量信息進行運算和處理，再 通過無線方式與主站的控制主機相連接。 所述的控制裝置7包括太陽能電池板和蓄電池、控制模塊、通信模i央，太陽能電池
板和蓄電池為整個控制裝置提供電源，圓筒型測量量頭內(nèi)設(shè)的拉力傳感器與控制模塊相
連，控制模塊與通信模塊相連，通信模塊通過無線方式與主站的控制主機相連接。 圓筒型測量頭中還裝有攝像頭，用于獲取模擬導線上的圖像信息，以觀察模擬導
線上覆冰的形成和發(fā)展過程，數(shù)據(jù)通過內(nèi)部的DSP處理，生成標準的PAL信號格式，由電纜
送到控制模塊相連接。圖像尺寸為728X582 (PAL)/656X 492 (NTSC)像素。 控制裝置是多功能接口設(shè)備，內(nèi)部裝有控制、通信和電源等模塊，能將測量頭送來
的重量和視頻信息進行運算和處理，并通過GPRS/CDMA無線方式與安裝在電力企業(yè)內(nèi)的控
制系統(tǒng)主站進行數(shù)據(jù)交換、接受和發(fā)送控制命令。太陽能電池板和蓄電池提供控制箱的電
源，也為測量頭提供所需的直流12v電源?？刂蒲b置也接收和處理其它線路實時監(jiān)測設(shè)備
的信息。 此處，已知模擬導線6長度為lm，測量系統(tǒng)測得覆冰時模擬導線質(zhì)量為6. 12kg。 覆冰計算方法 1)導線常態(tài)下的荷載 Wl = 9. 80665q = 9. 80665X2. 06 = 20. 2017N 2)導線覆冰時的荷載 w3 = 9. 80665X6. 12 = 60. 0167N 3)導線的覆冰厚度& — -0.027728" ± V(0.027728Z))2 + 4 x 0.027728 x —3 - w,)
2 x 0.027728—0.027728x33.6 + V(0.027728x33.6)2 + 4 x 0.027728x(60.0167 — 20.2017)
2x0.027728~~= 24.65臓 因為安裝在線路桿塔上由測量頭懸掛的模擬導線與線路導線同型號、同材質(zhì)且又 處在相同的氣象環(huán)境下，因此模擬導線覆冰時的綜合荷載和覆冰厚度基本上等同于線路導 線覆冰時的綜合荷載和覆冰厚度。模擬導線的長度已知，覆冰時的綜合荷載可由測量裝置 的拉力傳感器測得，故模擬導線的覆冰厚度可由式(4)求得，該覆冰厚度也就是線路導線 的覆冰厚度。 故該例題中500kV線路單根導線在無風狀態(tài)下的覆冰厚度為24. 65mm。 以上的所述乃是本發(fā)明的具體實施例及所運用的技術(shù)原理，若依本發(fā)明的構(gòu)想所
作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，仍應(yīng)屬本發(fā)明的
保護范圍。
權(quán)利要求
架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測方法，其特征在于包括如下步驟1)在架空輸電線路桿塔上安裝與線路導線同型號、同材質(zhì)的一段模擬導線；2)模擬導線上設(shè)有用于測量模擬導線重量的測量量頭；3)設(shè)各種類型及不同斷面外形的覆冰均折算為密度為0.9g/cm3的圓形雨淞斷面，單位長度模擬導線覆冰厚度b的計算公式為 <mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mn>0.027728</mn><mi>D</mi><mo>±</mo><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mn>0.027728</mn> <mi>D</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mo>×</mo> <mn>0.027728</mn> <mo>×</mo> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>w</mi> <mn>3</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>w</mi> <mn>1</mn></msub><mo>)</mo> </mrow></msqrt> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mo>×</mo><mn>0.027728</mn> </mrow></mfrac> </mrow>式中D(mm)為模擬導線外徑，已知參數(shù)，w1為模擬導線自重荷載，已知參數(shù)，w3為導線覆冰時垂向總荷載，可由測量量頭測量得出。
2. 用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法的架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測系統(tǒng)， 其特征在于包括圓筒型測量量頭、控制裝置、模擬導線、主站的控制主機；模擬導線為一 段與線路導線同型號、同材質(zhì)的已知長度的模擬導線，懸掛在圓筒型測量量頭下；所述的圓 筒型測量量頭內(nèi)設(shè)有拉力傳感器，用于測量模擬導線的重量，圓筒型測量量頭與控制裝置 通過電纜相連，控制裝置用于將測量頭傳輸來的重量信息進行運算和處理，再通過無線方 式與主站的控制主機相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所 述的控制裝置包括太陽能電池板和蓄電池、控制模塊、通信模塊，太陽能電池板和蓄電池為 整個控制裝置提供電源，圓筒型測量量頭內(nèi)設(shè)的拉力傳感器與控制模塊相連，控制模塊與 通信模塊相連，通信模塊通過無線方式與主站的控制主機相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于圓 筒型測量頭中還裝有攝像頭，用于獲取模擬導線上的圖像信息，以觀察模擬導線上覆冰的 形成和發(fā)展過程，攝像頭與控制模塊相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及架空輸電線路覆冰的模擬導線實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，該方法包括如下步驟1)在架空輸電線路桿塔上安裝與線路導線同型號、同材質(zhì)的一段模擬導線；2)模擬導線上設(shè)有用于測量模擬導線重量的測量量頭；3)設(shè)各種類型及不同斷面外形的覆冰均折算為密度為0.9g/cm3的圓形雨淞斷面，單位長度模擬導線覆冰厚度b的計算公式為式中D(mm)為模擬導線外徑，已知參數(shù)，w1為模擬導線自重荷載，已知參數(shù)，w3為導線覆冰時垂向總荷載，可由測量量頭測量得出。本發(fā)明的有益效果測量線路覆冰的綜合荷載和覆冰厚度合理、正確，算法簡單，結(jié)果精確。
文檔編號G01B21/08GK101701842SQ200910211759
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者季洪獻, 徐青松, 汪建勤, 胡旭光 申請人:杭州?？道坐B信息技術(shù)有限公司;金華電業(yè)局