專利名稱：導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)輸電線路，特別涉及一種對輸電線路覆冰監(jiān)測裝置測得的輸電線路覆冰數(shù)據(jù)進行即時運算分析，在達到一定限值時給出線路破壞預(yù)警的方法。
背景技術(shù)：
輸電線路冰災(zāi)表現(xiàn)為大量的倒塔、桿塔受損和斷線故障。根據(jù)對線路冰災(zāi)的調(diào)研分析，造成輸電線路覆冰倒塔及受損可以由若干方面因素引起。覆冰引起倒塔取決于各桿塔所處地形環(huán)境及其設(shè)計裕度。
輸電線路覆冰監(jiān)測有多種方法，例如基于光纖復(fù)合絕緣子監(jiān)測計算的方法，稱重法，絕緣子應(yīng)力監(jiān)測等。不同的監(jiān)測方法可導(dǎo)出不同的線路破壞告警模型。有些投入運行的監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了輸電線路覆冰參數(shù)特性及運行環(huán)境的在線監(jiān)視，通過可視化手段實現(xiàn)相關(guān)信息的展示，在覆冰現(xiàn)象發(fā)生時，給出覆冰數(shù)據(jù)，發(fā)出預(yù)警信息。但是這些方法沒有從線路破壞的角度定量計算對導(dǎo)線、桿塔可能造成的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種改進的導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，它解決了現(xiàn)有輸電線路覆冰監(jiān)測方法沒有從線路破壞的角度定量計算對導(dǎo)線、桿塔可能造成破壞的問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，當線路覆冰時導(dǎo)線上的荷載有導(dǎo)線自重力荷載、冰重力荷載和風(fēng)荷載，對于斷線、桿塔垂直荷載過載、導(dǎo)線縱向不平衡張力進行計算判定，并按如下工作流程實施
a. 根據(jù)桿塔設(shè)計、實際垂直檔距、設(shè)計荷載以及冰厚測量的數(shù)據(jù)，進行設(shè)計荷載和實際荷載計算；
b. 同時根據(jù)冰厚測量數(shù)據(jù)和風(fēng)力測量數(shù)據(jù)，進行導(dǎo)線張力計算和不平衡張力
3計算；
C.對于設(shè)計荷載和實際荷載計算、導(dǎo)線張力計算和不平衡張力計算，當這三方面的任一方面過載即發(fā)出預(yù)警信息。
對于斷線的計算判定，由線路設(shè)計施工資料得到初始氣象狀態(tài)的導(dǎo)線應(yīng)力作為已知條件，求出在覆冰及相應(yīng)溫度、風(fēng)速情況下的導(dǎo)線應(yīng)力；在推算冰厚時計算出導(dǎo)線的水平應(yīng)力即最低點的應(yīng)力；將60%的導(dǎo)線破壞應(yīng)力作為斷線告警的門檻值。
對于桿塔垂直荷載過載的計算判定，考慮覆冰時單位荷載，將其與實際垂直檔距相乘即得到桿塔的實際垂直荷載;根據(jù)設(shè)計氣象條件，計算設(shè)計時的單位荷載，乘以桿塔設(shè)計垂直檔距即得到桿塔的設(shè)計垂直荷載；比較實際垂直荷載和設(shè)計垂直荷載，將設(shè)計垂直荷載作為告警的門檻值；當通過現(xiàn)場監(jiān)測氣象條件和冰厚得到的實際垂直荷載達到設(shè)計垂直荷載時告警。
對于導(dǎo)線縱向不平衡張力的計算判定，需要檢查由于檔距、高差懸殊、覆冰不均勻因數(shù)引起的不平衡力；對桿塔設(shè)計驗算的要求是，兩分裂以上導(dǎo)線的縱向不平衡張力，對平地、丘陵及山地線路，應(yīng)分別取大于一相導(dǎo)線的最大使用張力的15%、 20%及25%，且均大于20kN;在推算冰厚時計算出桿塔兩側(cè)導(dǎo)線的水平應(yīng)力，進而計算桿塔的不平衡張力，以上述數(shù)值作為導(dǎo)線縱向不平衡張力的告警值。
按本發(fā)明的方法，依據(jù)線路覆冰監(jiān)測手段，為監(jiān)測導(dǎo)線傾角推斷導(dǎo)線應(yīng)力，進而計算線路覆冰的監(jiān)測系統(tǒng)，并且相應(yīng)地從多個角度計算研判線路導(dǎo)線和桿塔受力情況，綜合幾個方面的計算結(jié)果，給出預(yù)警的定量標準。
按本發(fā)明的方法，在覆冰在線監(jiān)測裝置監(jiān)測輸電線路覆冰情況時，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行計算分析，判斷線路覆冰情況是否對安全運行造成威脅，及時給出預(yù)警信號。


附圖是按本發(fā)明的導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法的工作流程圖。
具體實施例方式
參看附圖，按本發(fā)明的一種導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，當線路覆冰時導(dǎo)線上的荷載主要有導(dǎo)線自重力荷載、冰重力荷載和風(fēng)荷載. 自重力荷載 g^9'80665x^
比載 l-g〃^N/(m.mm2)
冰重力荷載 & =9.80665x0.9;rS(5 + ")xlO-3
自重力荷載十冰重力荷載
覆冰時比載 = &"N/(m.mm2 )
覆冰時風(fēng)荷載 & =0'625V2^ + 25:kxm.k'x10—3
覆冰時綜合荷載 &=^"+^2 覆冰時比載 h=g7"N/(m.mm2)
其中A 電線截面積mm2
pl 電線單位質(zhì)量 kg/m
d 電線直徑 mm
S 電線覆冰厚度mm
v 電線平均高度處的風(fēng)速m/s
a 電線風(fēng)壓不均勻系數(shù) y sc 電線體形系數(shù)
覆冰引起倒塔取決于各桿塔所處地形環(huán)境及其設(shè)計裕度，主要原因是斷線、 桿塔垂直荷載過載、導(dǎo)線縱向不平衡張力。因此要進行線路覆冰破壞告警，就必須 對斷線、桿塔垂直荷載過載、導(dǎo)線縱向不平衡張力進行計算判定，并按如下工作流 程實施
a. 根據(jù)桿塔設(shè)計、實際垂直檔距、設(shè)計荷載以及冰厚測量的數(shù)據(jù)，進行設(shè)計 荷載和實際荷載計算。
b. 同時根據(jù)冰厚測量數(shù)據(jù)和風(fēng)力測量數(shù)據(jù)，進行導(dǎo)線張力計算和不平衡張力 計算。c.對于設(shè)計荷載和實際荷載計算、導(dǎo)線張力計算和不平衡張力計算，當這三 方面的任一方面過載即發(fā)出預(yù)警信息。
對于斷線的計算判定，由線路設(shè)計施工資料得到初始氣象狀態(tài)的導(dǎo)線應(yīng)力作 為已知條件，求出在覆冰及相應(yīng)溫度、風(fēng)速情況下的導(dǎo)線應(yīng)力；在推算冰厚時計算 出導(dǎo)線的水平應(yīng)力即最低點的應(yīng)力；將60%的導(dǎo)線破壞應(yīng)力作為斷線告警的門檻 值。例如懸掛于兩固定點的電線，當氣象條件變化時(即氣溫和荷載改變時)， 電線應(yīng)力和弧垂也相應(yīng)發(fā)生變化。當已知某一氣象條件下導(dǎo)線最低點的應(yīng)力o m、 比載Ym、氣溫tm及待求應(yīng)力氣象條件下的比載Y、氣溫t時，可由導(dǎo)線狀態(tài)方
程求出待求氣象條件下最低點的應(yīng)力o 。對于一個耐張段，對應(yīng)的檔距為其代表檔 距。
乂/2￡ cos3/ ;k2/2￡cos3" 「 n/ 、
"' 24", 24o~2 "'
其中E電線彈性系數(shù)
a 電線溫度伸長系數(shù)
可以由線路設(shè)計施工資料得到初始氣象狀態(tài)(如平均氣溫15°C，無風(fēng)無冰時， Yl)的導(dǎo)線應(yīng)力作為已知條件，求出在覆冰及相應(yīng)溫度、風(fēng)速情況下(Y7、實測 導(dǎo)線溫度t)的導(dǎo)線應(yīng)力。設(shè)計規(guī)程規(guī)定通常導(dǎo)線最低處的應(yīng)力不得超過導(dǎo)線破壞 力的40%，在重冰區(qū)較少出現(xiàn)的覆冰厚度情況下，不得超過導(dǎo)線破壞力的60%。 因此，可以將60%的導(dǎo)線破壞應(yīng)力作為斷線告警的門檻值。
對于桿塔垂直荷載過載的計算判定，考慮覆冰時單位荷載，將其與實際垂直 檔距相乘即得到桿塔的實際垂直荷載；根據(jù)設(shè)計氣象條件，計算設(shè)計時的單位荷載， 乘以桿塔設(shè)計垂直檔距即得到桿塔的設(shè)計垂直荷載；比較實際垂直荷載和設(shè)計垂直 荷載，將設(shè)計垂直荷載作為告警的門檻值；當通過現(xiàn)場監(jiān)測氣象條件和冰厚得到的 實際垂直荷載達到設(shè)計垂直荷載時告警。桿塔的實際垂直檔距往往小于其設(shè)計垂直 檔距，這意味著桿塔一般可以承受比設(shè)計氣象條件更嚴重的氣象條件下的荷載?？?慮覆冰時單位荷載(g3)，將其與實際垂直檔距相乘即得到桿塔的實際垂直荷載。 根據(jù)設(shè)計氣象條件，計算設(shè)計時的單位荷載，乘以桿塔設(shè)計垂直檔距即得到桿塔的 設(shè)計垂直荷載。比較實際垂直荷載和設(shè)計垂直荷載，將設(shè)計垂直荷載作為告警的門
6檻值。當通過現(xiàn)場監(jiān)測氣象條件和冰厚得到的實際垂直荷載達到設(shè)計垂直荷載時告 警。
對于導(dǎo)線縱向不平衡張力的計算判定，需要檢査由于檔距、高差懸殊、覆冰 不均勻因數(shù)引起的不平衡力；對桿塔設(shè)計驗算的要求是，兩分裂以上導(dǎo)線的縱向不 平衡張力，對平地、丘陵及山地線路，應(yīng)分別取大于一相導(dǎo)線的最大使用張力的 15%、 20%及25%,且均大于20kN;在推算冰厚時計算出桿塔兩側(cè)導(dǎo)線的水平應(yīng) 力，進而計算桿塔的不平衡張力，以上述數(shù)值作為導(dǎo)線縱向不平衡張力的告警值。 線路覆冰監(jiān)測模型在推算冰厚時會計算出桿塔兩側(cè)導(dǎo)線的水平應(yīng)力，可進而計算桿 塔的不平衡張力。以上述數(shù)值作為縱向不平衡張力的告警值。
不同的檔距、檔距差、高程差、設(shè)計裕度，線路的覆冰故障會有不同的表現(xiàn) 形式。本發(fā)明的方法綜合考慮覆冰對線路破壞的各方面因素，對安裝監(jiān)測裝置的桿 塔分別即時進行上述計算分析，有任一方面超過定值，即作為線路覆冰破壞的告警 依據(jù)。
當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當認識到，上述實施例僅是用來說明 本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實 施例的變換、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，當線路覆冰時導(dǎo)線上的荷載有導(dǎo)線自重力荷載、冰重力荷載和風(fēng)荷載，其特征在于，對于斷線、桿塔垂直荷載過載、導(dǎo)線縱向不平衡張力進行計算判定，并按如下工作流程實施a.根據(jù)桿塔設(shè)計、實際垂直檔距、設(shè)計荷載以及冰厚測量的數(shù)據(jù)，進行設(shè)計荷載和實際荷載計算；b.同時根據(jù)冰厚測量數(shù)據(jù)和風(fēng)力測量數(shù)據(jù)，進行導(dǎo)線張力計算和不平衡張力計算；c.對于設(shè)計荷載和實際荷載計算、導(dǎo)線張力計算和不平衡張力計算，當這三方面的任一方面過載即發(fā)出預(yù)警信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，其特征在于，對于 斷線的計算判定，由線路設(shè)計施工資料得到初始氣象狀態(tài)的導(dǎo)線應(yīng)力作為已知條 件，求出在覆冰及相應(yīng)溫度、風(fēng)速情況下的導(dǎo)線應(yīng)力；在推算冰厚時計算出導(dǎo)線的 水平應(yīng)力即最低點的應(yīng)力；將60%的導(dǎo)線破壞應(yīng)力作為斷線告警的門檻值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，其特征在于，對于 桿塔垂直荷載過載的計算判定，考慮覆冰時單位荷載，將其與實際垂直檔距相乘即 得到桿塔的實際垂直荷載；根據(jù)設(shè)計氣象條件，計算設(shè)計時的單位荷載，乘以桿塔 設(shè)計垂直檔距即得到桿塔的設(shè)計垂直荷載；比較實際垂直荷載和設(shè)計垂直荷載，將 設(shè)計垂直荷載作為告警的門檻值；當通過現(xiàn)場監(jiān)測氣象條件和冰厚得到的實際垂直 荷載達到設(shè)計垂直荷載時告警。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，其特征在于，對于 導(dǎo)線縱向不平衡張力的計算判定，需要檢查由于檔距、高差懸殊、覆冰不均勻因數(shù) 引起的不平衡力；對桿塔設(shè)計驗算的要求是，兩分裂以上導(dǎo)線的縱向不平衡張力， 對平地、丘陵及山地線路，應(yīng)分別取大于一相導(dǎo)線的最大使用張力的15%、 20% 及25%，且均大于20kN;在推算冰厚時計算出桿塔兩側(cè)導(dǎo)線的水平應(yīng)力，進而計 算桿塔的不平衡張力，以上述數(shù)值作為導(dǎo)線縱向不平衡張力的告警值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)線覆冰時線路破壞預(yù)警方法，對于斷線、桿塔垂直荷載過載、導(dǎo)線縱向不平衡張力進行計算判定，并按如下工作流程實施a.根據(jù)桿塔設(shè)計、實際垂直檔距、設(shè)計荷載以及冰厚測量的數(shù)據(jù)，進行設(shè)計荷載和實際荷載計算；b.同時根據(jù)冰厚測量數(shù)據(jù)和風(fēng)力測量數(shù)據(jù)，進行導(dǎo)線張力計算和不平衡張力計算；c.對于設(shè)計荷載和實際荷載計算、導(dǎo)線張力計算和不平衡張力計算，當這三方面的任一方面過載即發(fā)出預(yù)警信息。按本發(fā)明的方法，在覆冰在線監(jiān)測裝置監(jiān)測輸電線路覆冰情況時，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行計算分析，判斷線路覆冰情況是否對安全運行造成威脅，及時給出預(yù)警信號。
文檔編號G08B21/00GK101667319SQ20081004249
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者旭 鄭 申請人:華東電力試驗研究院有限公司