本發(fā)明涉及一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種考慮垂直風載荷的輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，大量輸電導線覆冰在線監(jiān)測裝置應用而生，其原理主要在直線塔上安裝拉力傳感器，用以代替懸垂絕緣子串上方的球頭掛環(huán)，當導線覆冰后拉力傳感器荷載發(fā)生變化，從而推算出導線的覆冰厚度。推算公式如下：

；

以上等式中各參數(shù)的含義為：D_i為等值覆冰厚度，T當前拉力值，θ當前懸垂絕緣子串與豎直方向之間的夾角，s為垂直檔距內(nèi)線路長度，ρ_d為導線線密度，g為重力加速度，ρ_b為覆冰密度，R_c為導線直徑。該等式是現(xiàn)有輸電導線覆冰在線監(jiān)測的受力計算公式，該等式只在垂直方向力學分析中，考慮了導線拉力及導線自重問題。根據(jù)輸電線路運行經(jīng)驗可知，容易覆冰的輸電線路往往處于山區(qū)，這些地區(qū)受微地形影響，輸電導線通常會受到風載荷的垂直風量的影響，而現(xiàn)有的覆冰厚度的計算方法卻忽略了該分量的影響，導致了覆冰厚度監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的覆冰厚度監(jiān)測數(shù)據(jù)不準確的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，包括工業(yè)控制機、輸電鐵塔、懸垂絕緣子串和輸電導線，在輸電鐵塔的橫擔上設(shè)置有拉力傳感器，在拉力傳感器的下端連接有懸垂絕緣子串，在懸垂絕緣子串的下端連接有輸電導線，在拉力傳感器與懸垂絕緣子串的連接處設(shè)置有雙軸傾角傳感器，在橫擔的線路外導線側(cè)安裝端設(shè)置有風速傳感器，在橫擔的頂端設(shè)置有微氣象傳感器，拉力傳感器、雙軸傾角傳感器、風速傳感器和微氣象傳感器分別與工業(yè)控制機電連接在一起。

在工業(yè)控制機上連接有報警器。

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步、在拉力傳感器與懸垂絕緣子串的連接處設(shè)置雙軸傾角傳感器，在橫擔的線路外導線側(cè)安裝端設(shè)置風速傳感器，在橫擔的頂端設(shè)置微氣象傳感器，拉力傳感器、雙軸傾角傳感器、風速傳感器和微氣象傳感器分別與工業(yè)控制機電連接在一起；

第二步、獲取以下參數(shù)：輸電導線覆冰前的導線直徑R_c、風速傳感器監(jiān)測到的垂直風速v和風載荷體型系數(shù)c（c=1.2），代入以下公式計算垂直風載荷分量Fen：

；

第三步、獲取以下參數(shù)：輸電導線覆冰前的導線直徑R_c、輸電線路垂直檔距內(nèi)導線長度S、覆冰密度ρ_b（ρ_b=0.9g/cm³）、輸電導線的導線線密度ρ_d、重力加速度g (g=9.8g/cm³)，雙軸傾角傳感器測量得到的懸垂絕緣子串與上下豎直方向的夾角θ，并與第二步計算得到的垂直風載荷分量Fen，代入以下公式計算得到輸電導線的覆冰厚度D_i，

。

當微氣象傳感器測得：輸電鐵塔的環(huán)境溫度為零下4度到零上2度，環(huán)境濕度等于或大于85%，水平風速為每秒2-10米，并持續(xù)1小時以上時，工業(yè)控制機將通過報警器發(fā)出預警信號。

本發(fā)明專利充分考慮了風載荷垂直分量對導線覆冰厚度監(jiān)控的影響，同時，利用微氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)對導線覆冰趨勢進行分析，有效提高了覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的實用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明：

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，包括工業(yè)控制機9、輸電鐵塔1、懸垂絕緣子串5和輸電導線6，在輸電鐵塔1的橫擔2上設(shè)置有拉力傳感器3，在拉力傳感器3的下端連接有懸垂絕緣子串5，在懸垂絕緣子串5的下端連接有輸電導線6，在拉力傳感器3與懸垂絕緣子串5的連接處設(shè)置有雙軸傾角傳感器4，雙軸傾角傳感器4主要測量懸垂絕緣子串與豎直方向的夾角θ。在橫擔2的線路外導線側(cè)安裝端設(shè)置有風速傳感器7，風速傳感器7應能測得垂直于地面的風速大小，在橫擔2的頂端設(shè)置有微氣象傳感器8，微氣象傳感器8測得平行于地面的風速、風向、濕度和溫度，拉力傳感器3、雙軸傾角傳感器4、風速傳感器7和微氣象傳感器8分別與工業(yè)控制機9電連接在一起。

在工業(yè)控制機9上連接有報警器。

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步、在拉力傳感器3與懸垂絕緣子串5的連接處設(shè)置雙軸傾角傳感器4，在橫擔2的線路外導線側(cè)安裝端設(shè)置風速傳感器7，在橫擔2的頂端設(shè)置微氣象傳感器8，拉力傳感器3、雙軸傾角傳感器4、風速傳感器7和微氣象傳感器8分別與工業(yè)控制機9電連接在一起；

第二步、獲取以下參數(shù)：輸電導線6覆冰前的導線直徑R_c、風速傳感器7監(jiān)測到的垂直風速v和風載荷體型系數(shù)c（c=1.2），代入以下公式計算垂直風載荷分量Fen：

；

第三步、獲取以下參數(shù)：輸電導線6覆冰前的導線直徑R_c、輸電線路垂直檔距內(nèi)導線長度S、覆冰密度ρ_b（ρ_b=0.9g/cm³）、輸電導線6的導線線密度ρ_d、重力加速度g(g=9.8g/cm³)，雙軸傾角傳感器4測量得到的懸垂絕緣子串5與上下豎直方向的夾角θ，并與第二步計算得到的垂直風載荷分量Fen，代入以下公式計算得到輸電導線6的覆冰厚度D_i：

。

當微氣象傳感器8測得：輸電鐵塔1的環(huán)境溫度為零下4度到零上2度，環(huán)境濕度等于或大于85%，水平風速為每秒2-10米，并持續(xù)1小時以上時，工業(yè)控制機9將通過報警器發(fā)出預警信號。

本發(fā)明在直線塔上增加了風速傳感器，能準確測量出輸電線路上的風載荷垂直分量，重新修正現(xiàn)有覆冰厚度在線監(jiān)測系統(tǒng)公式。同時，增加微氣象監(jiān)測裝置對覆冰厚度發(fā)展趨勢進行及時分析預警。