本發(fā)明涉及輸電線路在線監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種覆冰工況下的垂直檔距取值方法。
背景技術(shù)：
桿塔的垂直檔距是該桿塔兩側(cè)檔內(nèi)導線最低點之間的水平距離，用于計算導線的垂直荷載(自重、冰重)傳遞給桿塔的垂直荷載。首先垂直檔距用于表示(控制)送電線路上的桿塔使用荷載條件，即承受荷載的使用范圍，對于線路設(shè)計中金具噸位的確定起著決定作用。其次垂直檔距也是覆冰厚度計算模型中的一個重要參量，它的精確度決定了覆冰監(jiān)測終端監(jiān)測結(jié)果的準確性?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用的稱重法輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置核心原理是對垂直檔距的導線及絕緣子串垂向總荷載進行定量監(jiān)測，并通過計算模型得出最終的等值覆冰厚度。在該計算模型中，主要涉及的計算參數(shù)包括：大號側(cè)檔距及高差、小號側(cè)檔距及高差、導線單位長度重量、導線外徑、導線計算截面積、導線彈性模量、導線溫度線膨脹系數(shù)、絕緣子串自重、絕緣子串軸向拉力、絕緣子串風偏角、絕緣子串傾斜角、導線溫度等，其中前10個參數(shù)為導線及桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且在輸電線路實際運行過程中基本保持不變；后4個數(shù)據(jù)為測量所得數(shù)據(jù)。在等值覆冰厚度計算的過程中，需要引入垂直檔距參量，這是因為拉力傳感器所測得的垂向總荷載為垂直檔距內(nèi)的垂向總荷載。因此，在裝置所測得的拉力、傾角及溫度數(shù)據(jù)為正確數(shù)據(jù)的前提下，垂直檔距參量的取值和計算的準確度成為 了決定最終等值覆冰厚度測量準確度的唯一因素。
目前的工程實踐過程中，垂直檔距參數(shù)的獲得往往只是由線路運維部門所提供的在線路設(shè)計階段由設(shè)計部門所給出的一個常量。但是在實際的輸電線路運行過程中，垂直檔距參量并不是一成不變的，它會隨導線溫度、冰荷載、風荷載、導線掛點兩側(cè)不平衡張力等的變化而變化。尤其在覆冰工況下實際線路的導線垂直檔距主要由兩個因素決定：冰荷載和導線溫度。因此往往出現(xiàn)在覆冰工況下用垂直檔距常量值參與計算得出的覆冰厚度與實測值不相符的問題，從而導致已安裝的覆冰預(yù)警系統(tǒng)發(fā)揮不出應(yīng)有效果，不能滿足實際應(yīng)用要求。在有局部嚴重覆冰的線路上，若仍套用一般的垂直檔距常量來確定冰厚值，未充分考慮垂直檔距的動態(tài)變化特性，超過了金具的破壞荷載，則必然會發(fā)生冰害事故。采用合理的垂直檔距值來確定適宜的設(shè)計冰厚能更全面地控制著線路設(shè)計的優(yōu)劣。因此在覆冰工況下，垂直檔距的精確取值顯得尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供一種覆冰工況下的垂直檔距取值方法，該方法根據(jù)實時測定的線路導線溫度、導線特性參數(shù)和線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，考慮垂直檔距在各種氣象條件下變化的動態(tài)特性，來確定和計算垂直檔距，該方法在理論上合理、正確，算法簡單，結(jié)果精確，方便準確地實現(xiàn)了對覆冰工況下垂直檔距的取值，特別適用于電力部門設(shè)計、預(yù)警、監(jiān)測的需求。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達到上述目的：一種覆冰工況下的垂 直檔距取值方法，包括如下步驟：
(1)收集待測導線的特性參數(shù)和輸電線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
(2)基于待測導線的特性參數(shù)和輸電線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用迭代法分別計算得到σ02、σ03；其中，σ02，σ03分別為大號側(cè)導線水平應(yīng)力和小號側(cè)導線水平應(yīng)力；
(3)計算未知狀態(tài)溫度為t2，單位為℃，覆冰厚度為b，單位為mm時的垂直檔距值lv:
作為優(yōu)選，所述待測導線的特性參數(shù)和輸電線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：m0，為導線單位長度重量，單位為kg/km；S為導線截面積，單位為mm2；d為導線外徑，單位為mm；α為導線溫度線膨脹系數(shù)，單位為×10-6 1/℃；E為導線最終彈性系數(shù)，單位為N/mm2；h1、l1分別為大號側(cè)高差、大號側(cè)檔距，單位為m；h2、l2分別為小號側(cè)高差、小號側(cè)檔距，單位為m；t1為已知狀態(tài)下導線溫度，單位為℃；σ1為已知狀態(tài)導線水平應(yīng)力，單位為N/mm2；t2為未知狀態(tài)下導線溫度，單位為℃。
作為優(yōu)選，所述σ02的計算公式為：
其中：
h1為大號側(cè)高差，l1為大號側(cè)檔距；
其中，γ為導線自身比載，按下式計算得到：
單位為N/m·mm2；
γ1為導線綜合比載，即導線自身比載與冰荷載之和，按下式計算得到： 單位為N/m·mm2。
作為優(yōu)選，所述σ03的計算公式為：
其中：
h2為小號側(cè)高差，l2為小號側(cè)檔距；
其中，γ為導線自身比載，按下式計算得到：
單位為N/m·mm2；
γ1為導線綜合比載，即導線自身比載與冰荷載之和，按下式計算得到： 單位為N/m·mm2。
作為優(yōu)選，所述垂直檔距值lv的取值受到溫度和冰荷載兩個因素的共同影響而動態(tài)變化。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明方法通過對動態(tài)垂直檔距的精確取值，大大提高數(shù)據(jù)采集的準確性，從而提高覆冰監(jiān)測終端的監(jiān)測結(jié)果的準確性，真正發(fā)揮出覆冰監(jiān)測裝置應(yīng)有的預(yù)警效果滿足電力部門 監(jiān)測的要求。
具體實施方式
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：
實施例：一種覆冰工況下的垂直檔距取值方法，包括如下步驟：1)收集待測導線的特性參數(shù)和線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具體包括以下幾項：
m0—導線單位長度重量(kg/km)
S—導線截面積(mm2)
d—導線外徑(mm)
α—導線溫度線膨脹系數(shù)(×10-6 1/℃)
E—導線最終彈性系數(shù)(N/mm2)
h1、l1—大號側(cè)高差、大號側(cè)檔距(m)
h2、l2—小號側(cè)高差、小號側(cè)檔距(m)
t1—已知狀態(tài)下導線溫度(℃)
σ1—已知狀態(tài)導線水平應(yīng)力(N/mm2)
t2—未知狀態(tài)下導線溫度(℃)
在本實施例中，以某一型號為LGJ300/40的導線做為待測導線，收集到的計算垂直檔距所需的導線特性參數(shù)及線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：
大號側(cè)檔距為540m，大號側(cè)高差為21.5m；(高塔)
小號側(cè)檔距為266m，小號側(cè)高差為5m；(高塔)
導線單位長度質(zhì)量：1133kg/km；
導線彈性模量：73000N/mm2；
導線溫度線膨脹系數(shù)：19.6×10-6 1/℃；
導線外徑：23.94mm；
導線截面積：338.99mm2
已知狀態(tài)下導線溫度為25℃時，導線水平應(yīng)力為120N/mm2，垂直檔距為617.73m；617.73m為線路設(shè)計值。
2)基于待測導線的特性參數(shù)和輸電線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用迭代法分別計算得到σ02、σ03；其中，σ02，σ03分別為大號側(cè)導線水平應(yīng)力和小號側(cè)導線水平應(yīng)力；計算σ02的公式如下：
其中：
h1為大號側(cè)高差，l1為大號側(cè)檔距
其中γ為導線自身比載，按下式計算：
γ1為導線綜合比載(導線自身比載與冰荷載之和)，按下式計算：
同理用迭代法計算出σ03：
其中：
h2為小號側(cè)高差，l2為小號側(cè)檔距；
3)考慮溫度和冰荷載兩個因素對垂直檔距的產(chǎn)生影響，計算未知狀態(tài)溫度為t2，單位為℃，覆冰厚度為b，單位為mm時的垂直檔距值，計算得出該未知狀態(tài)垂直檔距值lv:
在本實施例中，對其在覆冰工況下實時測量導線溫度為-5℃，導線覆冰厚度為15mm時進行計算，考慮溫度和冰荷載的影響經(jīng)過計算，得到該覆冰工況下垂直檔距結(jié)果為：599.61m，遠小于該已知狀態(tài)下的垂直檔距常量值617.73m。
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所涵蓋的精神時，仍應(yīng)屬本發(fā)明的保護范圍。