CN101667319A - 导线覆冰时线路破坏预警方法 - Google Patents

导线覆冰时线路破坏预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导线覆冰时线路破坏预警方法,对于断线、杆塔垂直荷载过载、导线纵向不平衡张力进行计算判定,并按如下工作流程实施:a.根据杆塔设计、实际垂直档距、设计荷载以及冰厚测量的数据,进行设计荷载和实际荷载计算;b.同时根据冰厚测量数据和风力测量数据,进行导线张力计算和不平衡张力计算;c.对于设计荷载和实际荷载计算、导线张力计算和不平衡张力计算,当这三方面的任一方面过载即发出预警信息。按本发明的方法,在覆冰在线监测装置监测输电线路覆冰情况时,根据监测的数据进行计算分析,判断线路覆冰情况是否对安全运行造成威胁,及时给出预警信号。

Description

导线覆冰时线路破坏预警方法
技术领域
本发明涉及电网输电线路,特别涉及一种对输电线路覆冰监测装置测得的输电线路覆冰数据进行即时运算分析,在达到一定限值时给出线路破坏预警的方法。
背景技术
输电线路冰灾表现为大量的倒塔、杆塔受损和断线故障。根据对线路冰灾的调研分析,造成输电线路覆冰倒塔及受损可以由若干方面因素引起。覆冰引起倒塔取决于各杆塔所处地形环境及其设计裕度。
输电线路覆冰监测有多种方法,例如基于光纤复合绝缘子监测计算的方法,称重法,绝缘子应力监测等。不同的监测方法可导出不同的线路破坏告警模型。有些投入运行的监测系统实现了输电线路覆冰参数特性及运行环境的在线监视,通过可视化手段实现相关信息的展示,在覆冰现象发生时,给出覆冰数据,发出预警信息。但是这些方法没有从线路破坏的角度定量计算对导线、杆塔可能造成的破坏。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进的导线覆冰时线路破坏预警方法,它解决了现有输电线路覆冰监测方法没有从线路破坏的角度定量计算对导线、杆塔可能造成破坏的问题。
本发明的技术解决方案如下:
一种导线覆冰时线路破坏预警方法,当线路覆冰时导线上的荷载有导线自重力荷载、冰重力荷载和风荷载,对于断线、杆塔垂直荷载过载、导线纵向不平衡张力进行计算判定,并按如下工作流程实施:
a. 根据杆塔设计、实际垂直档距、设计荷载以及冰厚测量的数据,进行设计荷载和实际荷载计算;
b. 同时根据冰厚测量数据和风力测量数据,进行导线张力计算和不平衡张力
3计算;
C.对于设计荷载和实际荷载计算、导线张力计算和不平衡张力计算,当这三方面的任一方面过载即发出预警信息。
对于断线的计算判定,由线路设计施工资料得到初始气象状态的导线应力作为已知条件,求出在覆冰及相应温度、风速情况下的导线应力;在推算冰厚时计算出导线的水平应力即最低点的应力;将60%的导线破坏应力作为断线告警的门槛值。
对于杆塔垂直荷载过载的计算判定,考虑覆冰时单位荷载,将其与实际垂直档距相乘即得到杆塔的实际垂直荷载;根据设计气象条件,计算设计时的单位荷载,乘以杆塔设计垂直档距即得到杆塔的设计垂直荷载;比较实际垂直荷载和设计垂直荷载,将设计垂直荷载作为告警的门槛值;当通过现场监测气象条件和冰厚得到的实际垂直荷载达到设计垂直荷载时告警。
对于导线纵向不平衡张力的计算判定,需要检查由于档距、高差悬殊、覆冰不均匀因数引起的不平衡力;对杆塔设计验算的要求是,两分裂以上导线的纵向不平衡张力,对平地、丘陵及山地线路,应分别取大于一相导线的最大使用张力的15%、 20%及25%,且均大于20kN;在推算冰厚时计算出杆塔两侧导线的水平应力,进而计算杆塔的不平衡张力,以上述数值作为导线纵向不平衡张力的告警值。
按本发明的方法,依据线路覆冰监测手段,为监测导线倾角推断导线应力,进而计算线路覆冰的监测系统,并且相应地从多个角度计算研判线路导线和杆塔受力情况,综合几个方面的计算结果,给出预警的定量标准。
按本发明的方法,在覆冰在线监测装置监测输电线路覆冰情况时,根据监测的数据进行计算分析,判断线路覆冰情况是否对安全运行造成威胁,及时给出预警信号。
附图说明
附图是按本发明的导线覆冰时线路破坏预警方法的工作流程图。具体实施方式
参看附图,按本发明的一种导线覆冰时线路破坏预警方法,当线路覆冰时导线上的荷载主要有导线自重力荷载、冰重力荷载和风荷载. 自重力荷载 g^9'80665x^
比载 l-g〃^ 【N/(m.mm2)】 冰重力荷载 & =9.80665x0.9;rS(5 + ")xlO-3
自重力荷载十冰重力荷载
覆冰时比载 = &" 【N/(m.mm2 )】
覆冰时风荷载 & =0'625V2^ + 25:kxm.k'x10—3
覆冰时综合荷载 &=^"+^2 覆冰时比载 h=g7" 【N/(m.mm2)】
其中:A 电线截面积mm2
pl 电线单位质量 kg/m
d 电线直径 mm
S 电线覆冰厚度mm
v 电线平均高度处的风速m/s
a 电线风压不均匀系数 y sc 电线体形系数
覆冰引起倒塔取决于各杆塔所处地形环境及其设计裕度,主要原因是:断线、 杆塔垂直荷载过载、导线纵向不平衡张力。因此要进行线路覆冰破坏告警,就必须 对断线、杆塔垂直荷载过载、导线纵向不平衡张力进行计算判定,并按如下工作流 程实施:
a. 根据杆塔设计、实际垂直档距、设计荷载以及冰厚测量的数据,进行设计 荷载和实际荷载计算。
b. 同时根据冰厚测量数据和风力测量数据,进行导线张力计算和不平衡张力 计算。c.对于设计荷载和实际荷载计算、导线张力计算和不平衡张力计算,当这三 方面的任一方面过载即发出预警信息。
对于断线的计算判定,由线路设计施工资料得到初始气象状态的导线应力作 为已知条件,求出在覆冰及相应温度、风速情况下的导线应力;在推算冰厚时计算 出导线的水平应力即最低点的应力;将60%的导线破坏应力作为断线告警的门槛 值。例如:悬挂于两固定点的电线,当气象条件变化时(即气温和荷载改变时), 电线应力和弧垂也相应发生变化。当已知某一气象条件下导线最低点的应力o m、 比载Ym、气温tm及待求应力气象条件下的比载Y、气温t时,可由导线状态方
程求出待求气象条件下最低点的应力o 。对于一个耐张段,对应的档距为其代表档 距。
乂/2£ cos3/? ;k2/2£cos3" 「 n/ 、
"' 24", 24o~2 "'
其中:E电线弹性系数
a 电线温度伸长系数
可以由线路设计施工资料得到初始气象状态(如平均气温15°C,无风无冰时, Yl)的导线应力作为已知条件,求出在覆冰及相应温度、风速情况下(Y7、实测 导线温度t)的导线应力。设计规程规定通常导线最低处的应力不得超过导线破坏 力的40%,在重冰区较少出现的覆冰厚度情况下,不得超过导线破坏力的60%。 因此,可以将60%的导线破坏应力作为断线告警的门槛值。
对于杆塔垂直荷载过载的计算判定,考虑覆冰时单位荷载,将其与实际垂直 档距相乘即得到杆塔的实际垂直荷载;根据设计气象条件,计算设计时的单位荷载, 乘以杆塔设计垂直档距即得到杆塔的设计垂直荷载;比较实际垂直荷载和设计垂直 荷载,将设计垂直荷载作为告警的门槛值;当通过现场监测气象条件和冰厚得到的 实际垂直荷载达到设计垂直荷载时告警。杆塔的实际垂直档距往往小于其设计垂直 档距,这意味着杆塔一般可以承受比设计气象条件更严重的气象条件下的荷载。考 虑覆冰时单位荷载(g3),将其与实际垂直档距相乘即得到杆塔的实际垂直荷载。 根据设计气象条件,计算设计时的单位荷载,乘以杆塔设计垂直档距即得到杆塔的 设计垂直荷载。比较实际垂直荷载和设计垂直荷载,将设计垂直荷载作为告警的门
6槛值。当通过现场监测气象条件和冰厚得到的实际垂直荷载达到设计垂直荷载时告 警。
对于导线纵向不平衡张力的计算判定,需要检査由于档距、高差悬殊、覆冰 不均匀因数引起的不平衡力;对杆塔设计验算的要求是,两分裂以上导线的纵向不 平衡张力,对平地、丘陵及山地线路,应分别取大于一相导线的最大使用张力的 15%、 20%及25%,且均大于20kN;在推算冰厚时计算出杆塔两侧导线的水平应 力,进而计算杆塔的不平衡张力,以上述数值作为导线纵向不平衡张力的告警值。 线路覆冰监测模型在推算冰厚时会计算出杆塔两侧导线的水平应力,可进而计算杆 塔的不平衡张力。以上述数值作为纵向不平衡张力的告警值。
不同的档距、档距差、高程差、设计裕度,线路的覆冰故障会有不同的表现 形式。本发明的方法综合考虑覆冰对线路破坏的各方面因素,对安装监测装置的杆 塔分别即时进行上述计算分析,有任一方面超过定值,即作为线路覆冰破坏的告警 依据。
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 (4)

1.一种导线覆冰时线路破坏预警方法,当线路覆冰时导线上的荷载有导线自重力荷载、冰重力荷载和风荷载,其特征在于,对于断线、杆塔垂直荷载过载、导线纵向不平衡张力进行计算判定,并按如下工作流程实施: a.根据杆塔设计、实际垂直档距、设计荷载以及冰厚测量的数据,进行设计荷载和实际荷载计算; b.同时根据冰厚测量数据和风力测量数据,进行导线张力计算和不平衡张力计算; c.对于设计荷载和实际荷载计算、导线张力计算和不平衡张力计算,当这三方面的任一方面过载即发出预警信息。
2. 根据权利要求1所述的导线覆冰时线路破坏预警方法,其特征在于,对于 断线的计算判定,由线路设计施工资料得到初始气象状态的导线应力作为已知条 件,求出在覆冰及相应温度、风速情况下的导线应力;在推算冰厚时计算出导线的 水平应力即最低点的应力;将60%的导线破坏应力作为断线告警的门槛值。
3. 根据权利要求1所述的导线覆冰时线路破坏预警方法,其特征在于,对于 杆塔垂直荷载过载的计算判定,考虑覆冰时单位荷载,将其与实际垂直档距相乘即 得到杆塔的实际垂直荷载;根据设计气象条件,计算设计时的单位荷载,乘以杆塔 设计垂直档距即得到杆塔的设计垂直荷载;比较实际垂直荷载和设计垂直荷载,将 设计垂直荷载作为告警的门槛值;当通过现场监测气象条件和冰厚得到的实际垂直 荷载达到设计垂直荷载时告警。
4. 根据权利要求1所述的导线覆冰时线路破坏预警方法,其特征在于,对于 导线纵向不平衡张力的计算判定,需要检查由于档距、高差悬殊、覆冰不均匀因数 引起的不平衡力;对杆塔设计验算的要求是,两分裂以上导线的纵向不平衡张力, 对平地、丘陵及山地线路,应分别取大于一相导线的最大使用张力的15%、 20% 及25%,且均大于20kN;在推算冰厚时计算出杆塔两侧导线的水平应力,进而计 算杆塔的不平衡张力,以上述数值作为导线纵向不平衡张力的告警值。
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