高壓架空輸電線路覆冰的診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高空輸電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓架空輸電線路覆冰的診斷方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冰雪作為一種自然現(xiàn)象，是不可避免的。由冰雪引起的覆冰現(xiàn)象曾給世界各地許 多架空線路的安全運行造成嚴重影響。2008年1月?2月我國湘鄂贛云貴川閩蘇皖等15 個省市自治區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生雨雪冰凍災(zāi)害，災(zāi)區(qū)范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)有36700多條線路故障， 受災(zāi)人口達1億多，直接經(jīng)濟損失超過1100億元。對我國電網(wǎng)的損害尤其嚴重，其中500kV 輸電線路斷線處高達799處。據(jù)統(tǒng)計，國家電網(wǎng)公司高壓線桿塔倒塌17. 2萬基，受損1.2 萬基；低壓線路桿塔倒塌51. 9萬基，受損15. 3公里；各級電壓等級線路停運15. 3萬條，變 電站停運884座。2012年12月28日受強冷空氣影響，湖南雨雪冰凍天氣加重，湘中以北共 有36個縣市出現(xiàn)雨夾雪或純雪、冰粒子，南岳衡山出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，湖南主電網(wǎng)72條高壓輸 電線路覆冰，最大覆冰厚度達6毫米，2013年1月6日我國南網(wǎng)所轄輸電線路覆冰199條， 2014年2月11日，南網(wǎng)所轄10千伏及以上線路覆冰1098條。這些案例說明了覆冰對電網(wǎng) 安全的嚴重影響和研究覆冰診斷技術(shù)的必要性、緊迫性。
[0003] 目前輸電線路覆冰診斷方法主要有，人工目測法和在線檢測法。人工目測法主要 是依靠電力工作人員的現(xiàn)場巡檢來發(fā)現(xiàn)輸電線路覆冰的情況。但高壓架空輸電線路分布范 圍廣，跨越的地區(qū)環(huán)境復(fù)雜，氣候惡劣，這給現(xiàn)場巡檢工作帶來了很大的困難。目前輸電線 路覆冰在線診斷方法可以分為三種：基于圖像等效判別法、稱重法和測量導(dǎo)線應(yīng)力換算冰 的質(zhì)量的方法。圖像檢測法是在線路桿塔上安裝一定數(shù)量的視頻裝置，將視頻裝置采集的 圖片傳輸?shù)胶笈_，提取有用的數(shù)據(jù)信息進行處理和分析。利用導(dǎo)線固有的幾何尺寸計算導(dǎo) 線的覆冰面積，換算為等效覆冰厚度。該方法便于觀察，簡單易行。缺點是攝像頭采集的信 息量有限，不能真實準確的反映整個覆冰導(dǎo)線的情況，只能反映局部的；覆冰嚴重時，攝像 頭會被冰雪蓋住而無法使用。稱重法是將球頭掛環(huán)替換為拉力傳感器，直接測量導(dǎo)線在一 個垂直擋距內(nèi)的質(zhì)量，結(jié)合傾角傳感器和當(dāng)時的風(fēng)速、風(fēng)向，計算絕緣子串的傾斜分量和風(fēng) 阻系數(shù)，利用排除法，得出導(dǎo)線上的覆冰質(zhì)量，再等效為等值覆冰厚度。該方法使用的傳感 器價格低廉、可靠性高、計算簡便；能夠較為全面的掌握覆冰線路的情況。缺點是受環(huán)境因 素的影響比較大、非線性誤差大、容易受電磁的干擾、不能長期穩(wěn)定運行。導(dǎo)線傾角-弧垂 法是在懸垂線夾附近的導(dǎo)線上安裝傾角傳感器，采集導(dǎo)線傾角、弧垂等參數(shù)，結(jié)合輸電線路 狀態(tài)方程、線路參數(shù)和氣象環(huán)境參數(shù)，得出導(dǎo)線的覆冰重量，再換算成等值覆冰厚度。該方 法可應(yīng)用輸電線狀態(tài)方程簡化不規(guī)則計算。缺點是輸電線的狀態(tài)方程在不均勻覆冰的情況 下誤差比較大，導(dǎo)線弧垂受很多因素的影響，無法反映覆冰的具體分布情況。
[0004] 總之，現(xiàn)有的輸電線路覆冰診斷方法尚存在諸多問題和缺陷?，F(xiàn)有的覆冰監(jiān)測系 統(tǒng)主要依靠于檢測覆冰時的氣象參數(shù)及動力特性的改變來進行診斷，這些方法都需要通過 附加的設(shè)備來進行數(shù)據(jù)采集。這些附加設(shè)備本身就是一個比輸電線路更容易覆冰的覆冰 點。因此，研發(fā)有效的覆冰診斷技術(shù)是我國電網(wǎng)甚至世界電網(wǎng)（溫寒帶國家）亟需解決一 個難題。研究一種安全有效、經(jīng)濟實用的輸電線路覆冰診斷方法，不僅對保證電網(wǎng)安全可靠 運行具有重要的工程實際意義，而且具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于上述情況，本發(fā)明提出了一種高壓架空線路覆冰的診斷方法，以提高線路覆 冰診斷的準確性，所采用的技術(shù)方案如下。
[0006] -種高壓架空輸電線路覆冰的診斷方法，包括步驟：
[0007] 以輸電線路兩端電壓電流為信號源，動態(tài)自適應(yīng)生成電壓電流的參考數(shù)據(jù)集；
[0008] 在輸電線路兩端安裝電壓電流錄波器，檢測輸電線路的實時電壓電流；
[0009] 計算輸電線路兩端電壓電流的檢測數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)集的廣義相關(guān)系數(shù)；
[0010] 根據(jù)廣義相關(guān)系數(shù)的最大值，診斷實際輸電線路覆冰的區(qū)域和嚴重程度。
[0011] 本發(fā)明提出輸電線路覆冰的診斷方法，計算現(xiàn)場檢測電壓電流數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)集 的廣義相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)最大的那個參考數(shù)據(jù)所對應(yīng)的覆冰狀況，即可判別為實際中架 空線路覆冰的狀況。與現(xiàn)有線路覆冰的檢測方法不同，本發(fā)明的診斷結(jié)果不是從確定性方 程解出來的，而是自適應(yīng)生成具有覆冰參數(shù)特征的參考電壓、電流數(shù)據(jù)集，求得檢測數(shù)據(jù)與 參考數(shù)據(jù)集的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)值的大小進行診斷。本發(fā)明的診斷結(jié)果是根據(jù)最大 廣義相關(guān)系數(shù)得出的，是從參考數(shù)據(jù)集中比較得出的，符合"最大隸屬度原理"和"穩(wěn)定配 置"理論，從理論上保證了診斷方法的準確性和可靠性（抗干擾的容錯能力）。而且，本發(fā) 明的診斷方法，不需要改變線路的一、二次接線，不需要新的附加設(shè)備，只需現(xiàn)有線路兩端 數(shù)據(jù)采集裝置提供的電壓、電流為信號源，即可實現(xiàn)線路覆冰的診斷。本方法簡單實用，具 有很強的可操作性和通用性，既可以離線檢測，也可以在線監(jiān)測，既可以單獨構(gòu)成檢測裝置 和系統(tǒng)，也可以成為整個輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要組成部分。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明高壓架空輸電線路覆冰的診斷方法的流程示意圖；
[0013] 圖2為理想覆冰線路模型；
[0014] 圖3為未覆冰時的電壓波形；
[0015] 圖4為未覆冰時的電流波形；
[0016] 圖5為全線覆冰時的電壓波形；
[0017] 圖6為全線覆冰時的電流波形；
[0018] 圖7為檢測數(shù)據(jù)與無覆冰數(shù)據(jù)庫的相關(guān)性；
[0019] 圖8為檢測數(shù)據(jù)與全線覆冰數(shù)據(jù)庫的相關(guān)性；
[0020] 圖9為檢測數(shù)據(jù)與從線路左端開始覆冰數(shù)據(jù)庫的相關(guān)性；
[0021] 圖10為檢測數(shù)據(jù)與中部覆冰數(shù)據(jù)庫的相關(guān)性；
[0022] 圖11為不同數(shù)據(jù)的覆冰診斷流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明的高壓架空輸電線路覆冰的診斷方法，如圖1所示，包括以下步驟：
[0024] 步驟slOl、以輸電線路兩端電壓電流為信號源，通過改變輸電線路的參數(shù)來模擬 不同的覆冰區(qū)域和嚴重程度，動態(tài)自適應(yīng)生成電壓電流的參考數(shù)據(jù)集；
[0025] 步驟S102、在輸電線路兩端安裝電壓電流錄波器，檢測輸電線路的實時電壓電 流；
[0026] 步驟S103、計算輸電線路兩端電壓電流的檢測數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)集的廣義相關(guān)系 數(shù)；
[0027] 步驟S104、根據(jù)廣義相關(guān)系數(shù)的最大值，診斷實際輸電線路覆冰的區(qū)域和嚴重程 度。
[0028] 為了便于說明本發(fā)明的原理，以圖2所示簡單理想覆冰模型簡述覆冰與線路參數(shù) 的關(guān)系。圖中r為導(dǎo)線半徑mm，a為覆