【《架空输电线路覆冰监测方法概述》3100字】

架空输电线路覆冰监测方法概述目录TOC\o"1-3"\h\u10800架空输电线路覆冰监测方法概述 178231.1架空线路覆冰在线监测方法 1215281.1.1架空输电线路覆冰在线监测装置的结构 1177221.1.2架空输电线路覆冰在线监测的监测方法 280821.2输电线路覆冰预测与预警技术 478131.2.1输电线路覆冰预测技术 4292241.2.2输电线路覆冰预警技术 5221381.3覆冰监测预警模型 6229781.1.1覆冰厚度监测预警模型 654671.1.2导线弧垂监测预警模型 61.1架空线路覆冰在线监测方法输电线路监测是一个大系统，导线覆冰监测仅仅是其中的一小部分。我国通过在已覆冰的区域安装覆冰监测装置，利用实用的覆冰公式和检测方法，可对监测装置采集到的数据进行处理，根据国家标准，给信息中心的操作人员提供预警。最后由专业人员进行处理。1.1.1架空输电线路覆冰在线监测装置的结构以湖北电网研究的500kV输电线路覆冰在线监测装置为例。输电线路全长共设置16个监测点。在每个监测点中，检测装置一般有：（1）传感器。拉力传感器，倾角传感器，温、湿度传感器，风向、风速传感器。（2）摄像机，负责采集覆冰图像。（3）太阳能电池。同时可以在监测点加装泄漏电流监视装置，用于研究泄漏电流与输电导线覆冰的联系。监测装置将覆冰相关数据采集之后。控制中心将数据收集并进行分析。一般控制中心由以下三部分组成：（1）通信平台。负责接收测量装置测量到的信号（CDMA、GPRS信号）并将传感器和摄像机获取到的伏兵信息存储到数据库中。（2）数据库，存储参数，供后台分析。（3）应用软件平台。采用B/S模式，网络浏览器经网络服务器同意后可与数据库相连。操作人员可读取实时监测数据并得到预警值，从而做出判断。1.1.2架空输电线路覆冰在线监测的监测方法(1)称重法由称重法是采用拉力的传感器作为替代装置，利用角度与拉力两种不同的传感器分别测量悬挂垂直的绝缘子串的顺线倾斜角度、风吹偏向角度和导（地）线性荷载的大小，利用专门用来测量气象的传感器观测风的速度和方向，进而推演计算出导（地）线被冰雪的覆盖状况。此方法可靠性高且简单易行，但是称重法也有一定的局限性，它受线路所在环境的影响较大，从长远来看不利于稳定运行。其中，架空输电线路的水平应力方程由式(3-1)可见。(3-1)其中，t0为导线的初设计温度；tice为覆冰温度；σ0为导线固有的水平应力；α为导线的温度膨胀系数；E为导线的弹性系数。(2)图像检测法图像法根据假设在输电线路杆塔上的监控装置来获得输电导线覆冰情况，导线覆冰以后输电线路的直径有所变化。通过采集覆冰图像，采用边缘算法检测到导线边缘再根据分析直径的变化求得覆冰厚度。最常用的边缘检测方法是在空间区域内将算子和边缘卷积计算。目前常用的算子有很多，例如Canny算子、Roberts算子、LOG算子等。应用传统的图像法速度快、时间短，但是由于算法比较简单，容易受到噪声的影响致使边缘的监测准确度不够。(3)倾角-弧垂法倾角法指的是测量导电线倾斜角度可以用电线夹子旁边的角度传感器，按照设计的标准参数和实际状态下的气象方面的标准参数，将牛顿迭代法应用于求解计算架空的线路的状态方程中，以此计算出被冰覆盖的条件下的导电线水平方向所具有的张紧力的作用大小，从而大体估算出导电线被冰覆盖的厚度。图3-1主杆塔等效档距示意图主杆塔等效档距如图3-1所示，Tv表示主杆塔垂直方向上所受的力，下面对输电线路覆冰厚度与导线弧垂进行一个计算。输电导线近似看作的方程为：（3-2）则导线最低点水平张力有：（3-3）其中，S是导线全长；h为主副杆塔的高度差，主杆塔较高时，h取正，反之取负。悬点不等高时的等效档距公式为：（3-4）与lD1对应的SD1为：（3-5）由于θ的存在A点两侧水平方向所受的张力不同，由平衡方程可知：（3-6）（3-7）假设导线自动载荷集度为q0，风载荷集度为qw，覆冰载荷集度为qice，则有覆冰后的Tv与覆冰前的Tv差：（3-8）则有：（3-9）最后可计算出冰的厚度：（3-10）下面求输电导线覆冰后的弧垂图3-2弧垂计算模型假设任意一点距弧垂最低点的距离为x´，则有：（3-11）（3-12）（3-13）最低点弧垂f为（3-14）至此，弧垂法求导线覆冰厚度和弧垂已全部完毕。(4)在线监测法在线监测系统一共由三个部分组成，监测分机、无线电通信网络、监测中心。监测分机是安装在输电杆塔上的一系列传感器，其中包括拉力传感器、角度传感器、温湿度传感器、风速传感器等。监测分机检测到的数据通过无线通信装置传递给监测中心。监测中心将获取的数据进行处理得到预警值并将其传达给工作人员。工作人员对当前覆冰情况进行处理。1.2输电线路覆冰预测与预警技术1.2.1输电线路覆冰预测技术输电线路覆冰预测按照采集数据间隔时间的长度可分为三种:长期预测、中期预测、短期预测。1.长期预测:我国长期预测一般在本年8月开始收集输电线路气象,覆冰,线路参数数据。得到本年度12月份到次年12月份的覆冰长期预测,主要步骤如:(1)覆冰预测预警中心收集输电线路历史覆冰资料与电网覆冰资料。(2)将得到的资料与影响覆冰情况的因子结合,如极涡、海温、太阳黑子、副高等。根据概率论的计算得到不同程度覆冰的发生率。,并将不同因子得到的覆冰发生率进行加权计算,得到长期预测指数。(3)通过长期预测覆冰指数,得到覆冰概率。(4)分析概率模型,得到定量的结果。覆冰预测预警中心将得到的定量结果经国网运检部审查之后,由各国网省公司公布,运维检修部根据预测结果安排下一年的防冰措施。2.中期预测:中期预测又叫做覆冰形式预报。与长期预测相比,中期预测的时间短得多,通常只预测3-7天的覆冰形势,主要步骤如下:(1)采用中期系统进行检索,预估天气系统在未来一周内的变化,得到中期形势结论。(2)采用全球数值预报模式,自动计算出三维温度场、逆温层、降水、降水粒子相态、三维风场。(3)结合不同的影响因子,如地形,坡向,导线走向、电流等,预测输电线路覆冰程度。(4)将天气中期形势结论和线路覆冰结论进行人工订正,编写预测报告。覆冰预测预警系统发布报告,并着重对易覆冰的地区发布分报告。1.短期预测:短期预测又叫做覆冰厚度预测。短期预测只预测未来1-3天的覆冰厚度。具体步骤如下:(1)与中期预测不同,短期预测通过区域数值预报模式,计算出三维温度场、逆温层、降水、降水粒子相态、三维风场。(2)结合不同的影响因子,如地形,坡向,导线走向、电流等,预测输电线路覆冰区域并绘制区域图。(3)根据覆冰区域图,得到与之对应的输电线路计算出覆冰厚度并编写报告。覆冰预测预警系统向易覆冰地区发布报告。易覆冰地区及时作出相应。1.2.2输电线路覆冰预警技术1.预警等级当前覆冰预警等级如下表所示：表3-1电网覆冰预警等级覆冰厚度（mm）/覆冰增长时间（天）覆冰预警等级5～10/3蓝色11～20/5黄色21～30/7橙色≥30/10红色2.预测预警预测预警中心将长期、中期、短期所得报告经国网运检部审核以后，由预测预警系统或内部邮件将预测结果发给各省运维检修部。运维检修部根据情况对线路进行相应的防护措施。1.3覆冰监测预警模型1.1.1覆冰厚度监测预警模型通过覆冰厚度模型可计算出实时覆冰厚度，结合线路设计覆冰厚度对线路建立预警模型，模型如图3-2所示。图中覆冰比值是等值覆冰厚度与设计覆冰厚度的比值，1级实时报警表示覆冰情况非常严重需要立即进行交流融冰，2级实时报警表示覆冰情况较为严重，这时需要派遣人员实地勘察，工作人员通过自己积累的经验根据具体情况进行人工除冰或者直流融冰，因为人工除冰对操作人员的技术要求不高，费用也较低，操作方便，因此在不会对人身安全构成危害时可以选择人工除冰。3级实时预警表示覆冰情况较轻或中等情况，操作人员应适时关注覆冰情况，对覆冰情况做出正确判断，及时除冰。图3-2覆冰厚度监测预警模型1.1.2导线弧垂监测预警模型通过计算电气距离来对输电线路覆冰建立预警模型。具体方法如下：图3-4输电线对跨越物间隙计算示意图控制点的弧垂为：（3-15）其中，f0是输电线路的最大弧垂；x0是控制点到左杆