CN101666636A - 监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，在监测导线覆冰厚度的同时监测直线塔的受力情况，通过测量导线和绝缘子倾角来监测导线覆冰厚度及直线塔受力情况，在位于中间的绝缘子及两侧的导线上安装倾角传感器和温度传感器，同时测量相邻两档的导线倾角及中间绝缘子的倾角，在计算覆冰厚度的同时计算直线塔受力情况。按本发明的监测方法，通过测量导线和绝缘子倾角监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力情况，在铁塔不平衡张力超标时及时报警，以避免发生倒塔事故，保证线路在覆冰条件下的安全性。

Description

监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法

技术领域

本发明涉及高压输电线路，涉及高压输电线路覆冰监测告警技术，特别涉及一种监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法。

背景技术

图1为目前的测量方法原理图。

高压输电线路在严重覆冰的情况下会发生电线断线或铁塔倒塔事故，危及电网安全。目前的输电线路覆冰告警监测装置都是仅以测量导线覆冰厚度为目的，其测量原理如图1所示。图中所示弧线为一段导线，通过监测该导线的倾角变化能够计算出导线上的覆冰厚度。导线的倾角、导线水平方向应力及导线单位长度的质量(比载)之间的关系满足悬链线方程：

${\mathrm{\θ}}_A={\mathrm{tg}}^{-1}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γ}}{{\mathrm{\σ}}_0}[\frac{1}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}{\mathrm{sh}}^{-1}\left(\frac{\mathrm{\γ}\·h}{{2\mathrm{\σ}}_0\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γ}\·l}{{2\mathrm{\σ}}_0}}\right)];$

${\mathrm{\θ}}_B={\mathrm{tg}}^{-1}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γ}}{{\mathrm{\σ}}_0}[\frac{1}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}{\mathrm{sh}}^{-1}\left(\frac{\mathrm{\γ}\·h}{{2\mathrm{\σ}}_0\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γ}\·l}{{2\mathrm{\σ}}_0}}\right)]$

其中：θ--导线倾角，σ₀--导线水平方向应力，γ--导线比载。

当气象条件变化时，电线应力和弧垂也随着发生变化，该变化与电线的弹性模量和温度膨胀系数有关，其变化规律遵循电线状态方程：

${\mathrm{\σ}}_m-\frac{{\mathrm{\γ}}_m^2{l}^{2}E{\cos }^3\mathrm{\β}}{{24\mathrm{\σ}}_m^2}=\mathrm{\σ}-\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^{2}E{\cos }^3\mathrm{\β}}{{24\mathrm{\σ}}^2}-\mathrm{\α}E\cos \mathrm{\θ}(t_m-t)$

当电线覆冰后，电线的比载发生了变化，γ′＝γ+γ_冰，将新的比载带入状态方程，就可以建立覆冰条件下覆冰厚度与电线倾角之间的关系。

目前的监测方法存在的主要问题在于只能监测一段导线的覆冰厚度，而危及输电线路安全的主要问题并非导线断线，而是线路架设铁塔倒塌。直线铁塔在无覆冰的情况下两侧导线的张力处于平衡状态，但在覆冰状态下处于特殊地形的直线塔会承受不平衡张力，当该不平衡张力超过一定值时会导致铁塔倒塌。因此输电线路覆冰监测系统在监测导线覆冰厚度的同时还应监测铁塔受力情况。

发明内容

本发明的任务是提供一种监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，它解决了目前的监测方法只能监测一段导线的覆冰厚度而不能监测铁塔受力情况，致使危及输电线路安全导致铁塔倒塌的问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，监测导线的覆冰厚度，在监测导线覆冰厚度的同时监测直线塔的受力情况，通过测量导线和绝缘子倾角来监测导线覆冰厚度及直线塔受力情况，在位于中间的绝缘子及两侧的导线上安装倾角传感器和温度传感器，同时测量相邻两档的导线倾角及中间绝缘子的倾角，在计算覆冰厚度的同时计算直线塔受力情况。

在监测计算中增设直线塔受力计算模块。

计算流程的步骤为：

a.读入常数表，读入初始数据表；

b.读入测量数据；

c.比较导线温度是否与初始值相同，若否，调用导线状态计算模块，若是，进入下一步骤；

d.比较绝缘子倾角是否与初始值相同，若否，调用绝缘子倾斜修正计算模块，若是，进入下一步骤；

e.计算杆塔受力情况；

f.输出计算结果至实时输出数据表及历史数据库；

g.计时器判断是否到下一个测量计算间隔的时间。

本发明设计一种输电线路覆冰告警系统，在线路上安装覆冰厚度及铁塔受力监测装置，在监测导线覆冰厚度的同时监测直线塔的受力情况，在铁塔不平衡张力超标时及时报警，以避免发生倒塔事故。

按本发明的监测方法，通过测量导线和绝缘子倾角监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力情况，保证线路在覆冰条件下的安全性。本发明在现有技术的基础上拓展了监测对象和告警功能，从而提高了输电线路的安全性。

附图说明

图1是目前的输电线路覆冰告警监测装置测量导线覆冰厚度的测量原理图。

图2是以中间直线塔及两侧导线为监测对象的示意图。

图3是直线塔的受力情况示意图。

图4是按本发明的监测方法监测系统的硬件构成示意图。

图5是按本发明的监测方法监测系统的软件及数据库结构示意图。

图6是按本发明的监测方法监测系统的计算流程图。

具体实施方式

参看图2和图3，按本发明的监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，在监测导线覆冰厚度的同时监测直线塔的受力情况，系通过测量导线和绝缘子倾角来实现监测导线覆冰厚度及直线塔受力情况。

图2中显示了一段架设在山上的一部分线路，系由三个铁塔(#301、#302、#303)和两段导线构成。本方法的监视对象为#302塔，该塔的受力情况如图3所示，通过监视该塔两侧导线的倾角变化，不仅能计算导线覆冰厚度，同时还能计算出该塔的受力情况。

以图2中的中间直线塔及两侧导线为监测对象，在位于中间的绝缘子及两侧的导线上安装倾角传感器和温度传感器，同时测量相邻两档的导线倾角及中间绝缘子的倾角，在计算覆冰厚度的同时计算直线塔受力情况。

在常温下，左右两侧的电线的水平方向的拉力大小相等、方向相反，因此绝缘子在水平方向不受力，即绝缘子在常温下保持垂直状态。当电线覆冰后，电线的比载增加，左侧增加的荷载主要分解到垂直方向，右侧增加的荷载主要分解到水平方向，因此左右两档的水平方向受力不再平衡，右侧的水平方向拉力大于左侧，造成绝缘子向右侧倾斜，使右侧电线拉力减小，左侧电线拉力增加，同时绝缘子受到向左的水平拉力，从而达到新的受力平衡。作用在绝缘子上的水平拉力也就是作用在该直线塔上的向右的不平衡张力。二者拉力大小相等、方向相反。

图4显示了按本发明的监测方法监测系统的硬件构成，它包括采集及监测系统。监测仪表包括温度、风速、导线倾角传感器，数据采集模块将传感器采集到的模拟量转换为数字量并传送至服务器，服务器中安装了数据处理软件及用户监测系统程序，一方面将数据采集模块传送的数据保存至数据库，另一方面进行数据处理及计算分析，为用户提供计算、查询等服务，用户通过与服务器联网的个人电脑访问监测系统。

图5显示了按本发明的监测方法监测系统的软件及数据库结构。

按本发明的监测方法，在监测计算中增设直线塔受力计算模块。

参看图6，按本发明的监测方法监测系统的计算流程的步骤如下：

a.读入常数表，读入初始数据表。

b.读入测量数据。

c.比较导线温度是否与初始值相同，若否，调用导线状态计算模块；若是，进入下一步骤。

d.比较绝缘子倾角是否与初始值相同，若否，调用绝缘子倾斜修正计算模块；若是，进入下一步骤。

e.计算杆塔受力情况。

f.输出计算结果至实时输出数据表及历史数据库。

g.计时器判断是否到下一个测量计算间隔的时间。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，监测导线的覆冰厚度，其特征在于，在监测导线覆冰厚度的同时监测直线塔的受力情况，通过测量导线和绝缘子倾角来监测导线覆冰厚度及直线塔受力情况，在位于中间的绝缘子及两侧的导线上安装倾角传感器和温度传感器，同时测量相邻两档的导线倾角及中间绝缘子的倾角，在计算覆冰厚度的同时计算直线塔受力情况。

2.根据权利要求1所述的监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，其特征在于，在监测计算中增设直线塔受力计算模块。

3.根据权利要求2所述的监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法，其特征在于，计算流程的步骤为：

a.读入常数表，读入初始数据表；

b.读入测量数据；

c.比较导线温度是否与初始值相同，若否，调用导线状态计算模块，若是，进入下一步骤；

d.比较绝缘子倾角是否与初始值相同，若否，调用绝缘子倾斜修正计算模块，若是，进入下一步骤；

e.计算杆塔受力情况；

f.输出计算结果至实时输出数据表及历史数据库；

g.计时器判断是否到下一个测量计算间隔的时间。

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