CN102338625B - 一种导线覆冰量的监测装置 - Google Patents

一种导线覆冰量的监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种导线覆冰量的监测装置，用以解决现有导线覆冰量的监测装置具有制作复杂、安全系数低的问题。一种导线覆冰量的监测装置，包括：测试导线；两根平行的竖直连杆，与所述测试导线垂直固定连接；竖直弹性部件，上端与所述竖直连杆的上端固定，下端的位置固定不变，用于当所述竖直连杆跟随覆冰重压下的所述测试导线下移时，接受所述竖直连杆施加的竖直压力，产生形变量；位移传感器，用于测量所述形变量。该技术方案不仅能够对运行的导线上的覆冰进行有效地在线监测，而且还具有结构简单，使用方便，安全系数高，易于维护的优点。

Description

一种导线覆冰量的监测装置
技术领域
本发明涉及高压供电电力监测，特别涉及一种导线覆冰量的监测装置。
背景技术
无论在山区或平原地区，春、冬季节输电线路的导线都会产生覆冰现象，加之在风力的作用下舞动，会对高压输电线路造成了很大的破坏作用，致使冰灾事故频频发生，如冰闪、导线鞭击、杆塔倾斜，甚至杆塔倾倒、导线接地等等，严重威胁着电力装置的安全运行。
输电线路的导线在空气的温度和湿度达到一定的条件下才可能形成覆冰，且风速和风向不同，形成覆冰的速度也不相同，一般在风向和导线走向越接近垂直时风速越快，形成覆冰的速度就越快；当温度和湿度满足条件以后，形成覆冰的量决定于风速，当为无风或微风时，只能形成极薄的覆冰，当风速达到一定速度之后，导线上的覆冰就会越积越厚，并在风力的作用下使导线作旋转运动形成扁凌型覆冰，且越积越厚，此时就极容易出现冰闪、风鞭，甚至杆塔倾倒、导线接地等事故。
架空输电线中，往往是架空地线的覆冰厚度最大，这是因为地线没有电流通过，没有产生热量，而导线由于有电流通过发热，对导线覆冰有融化作用，因此地线的覆冰量往往最大，这与架空地线先损坏、杆塔受损往往先发生在架空地线一侧的实际情况相符，因此监测地线的覆冰量更有意义。
目前已有的导线覆冰在线监测装置(系统)，需要监测风力大小、风向角等参量才能估算架空地线覆冰厚度，致使监测装置结构复杂，成本高，且大多覆冰监测装置需应用有源器件，安全系数低。
可见，现有导线覆冰量的监测装置具有结构复杂、安全系数低的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种导线覆冰量的监测装置，用以解决现有导线覆冰量的监测装置具有结构复杂、安全系数低的问题。
本发明实施例提供一种导线覆冰量的监测装置，包括：
测试导线；
两根平行的竖直连杆，与所述测试导线垂直固定连接；
竖直弹性部件，上端与所述竖直连杆的上端固定，下端的位置固定不变，用于当所述竖直连杆跟随覆冰重压下的所述测试导线下移时，接受所述竖直连杆施加的竖直压力，产生形变量；
位移传感器，用于测量所述形变量。
所述两根平行的竖直连杆具体为：
第一竖直连杆，下端与所述测试导线的第一位置垂直固定连接；
第二竖直连杆，下端与所述测试导线的第二位置垂直固定连接；
其中，所述第一竖直连杆与所述第二竖直连杆平行且等长，所述第一位置与所述第二位置相对于所述测试导线的中心对称。
所述竖直弹性部件包括：
第一卡板，位置固定不变，位于所述第一竖直连杆的上端与所述测试导线之间；
所述第一竖直连杆和第二竖直连杆穿过所述第一卡板；
第一竖直弹簧，穿设于所述第一竖直连杆上，上端与所述第一竖直连杆的上端固定连接，下端固定连接所述第一卡板；
第二竖直弹簧，穿设于所述第二竖直连杆上，上端与所述第二竖直连杆的上端固定连接，下端固定连接所述第一卡板。
所述监测装置，还包括：
第一水平连杆，固定连接所述第一竖直连杆和第二竖直连杆的上端；
所述位移传感器的自由端与所述第一水平连杆的中间部位固定连接。
所述位移传感器的非自由端竖直固定连接所述第一卡板。
所述监测装置，还包括：
壳体，位置固定不变；
其中，所述第一卡板附着在所述壳体的下底面。
所述监测装置，还包括：
第二卡板，位置固定不变，高于所述第一竖直连杆的上端；
所述位移传感器的非自由端竖直固定连接所述第二卡板。
所述监测装置，还包括：
第二水平连杆，固定连接所述第一竖直弹簧和第二竖直弹簧的下端。
所述位移传感器的自由端与所述第二水平连杆的中间部位竖直固定连接。
使用本发明实施例提供的监测装置的方法为：将测试导线临近且平行于实际导线设置，这样，测试导线与实际导线上的覆冰情况基本相同。竖直连杆与测试导线是垂直固定连接的，当测试导线在覆冰重压下下移时，竖直连杆也跟随测试导线下移，在下移过程中，竖直连杆会给竖直弹性部件施加向下的竖直压力，从而使竖直弹性部件产生形变量；位移传感器测量出形变量之后，便可以根据位移传感器自由端的力、竖直连杆的重力、测试导线的重力以及竖直弹性部件的恢复力，利用受力平衡原理计算出覆冰重力，进而可得到覆冰的体积、厚度等参数，为输电线安全运行提供可靠数据。本发明实施例提供的监测装置不仅能够对运行的导线上的覆冰进行有效地在线监测，而且还具有结构简单，使用方便，安全系数高，易于维护的优点。
附图说明
图1为本发明实施例一种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例第二种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例第三种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例第四种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图5为本发明实施例第五种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图6为本发明实施例第六种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图7为本发明实施例第七种导线覆冰量的监测装置的结构示意图；
图8为本发明实施例第八种导线覆冰量的监测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种导线覆冰量的监测装置。
如图1所示，本发明实施例提供的一种导线覆冰量的监测装置，包括：
测试导线106；
两根平行的竖直连杆104，与测试导线106垂直固定连接；
竖直弹性部件103，上端与竖直连杆104的上端固定，下端的位置固定不变，用于当竖直连杆104跟随覆冰重压下的测试导线106下移时，接受竖直连杆104施加的竖直压力，产生形变量；
位移传感器102，用于测量形变量。
其中，测试导线106与实际导线(如输电架空地线)的材质、结构相同，测试导线106的长度可在1米至10米之间。竖直连杆104可为轻质不锈钢管。竖直弹性部件103可为专业不锈钢弹簧。
竖直弹性部件103的上端与竖直连杆104的上端固定，下端的位置固定不变的目的是：当竖直连杆104跟随覆冰重压下的测试导线106下移时，竖直弹性部件103的上端也能跟随竖直连杆104一起下移，而竖直弹性部件103的下端的位置固定不变，又可使竖直弹性部件103产生形变量，由于是覆冰重力导致各组件下移的，因此，竖直弹性部件103的形变量可反映出覆冰重力的大小。
使用上述监测装置的方法为：将测试导线106临近且平行于实际导线设置，这样，测试导线106与实际导线上的覆冰情况基本相同。竖直连杆104与测试导线106是垂直固定连接的，当测试导线106在覆冰重压下下移时，竖直连杆104也跟随测试导线106下移，在下移过程中，竖直连杆会给竖直弹性部件103施加向下的竖直压力，从而使竖直弹性部件103产生形变量；位移传感器102测量出形变量之后，便可以根据位移传感器自由端的力、竖直连杆的重力、测试导线的重力以及竖直弹性部件的恢复力，利用受力平衡原理计算出覆冰重力，进而可得到覆冰的体积、厚度等参数，为输电线安全运行提供可靠数据。本发明实施例提供的监测装置不仅能够对运行的导线上的覆冰进行有效地在线监测，而且还具有结构简单，使用方便，安全系数高，易于维护的优点。
如图2所示，两根平行的竖直连杆104具体为：
第一竖直连杆104a，下端与测试导线106的第一位置垂直固定连接；
第二竖直连杆104b，下端与测试导线106的第二位置垂直固定连接；
其中，第一竖直连杆104a与第二竖直连杆104b平行且等长，第一位置与第二位置相对于测试导线106的中心对称。
如图3所示，图2中的竖直弹性部件103包括：
第一卡板107，位置固定不变，位于第一竖直连杆104a的上端与测试导线106之间；
第一竖直连杆104a和第二竖直连杆104b穿过第一卡板107；
第一竖直弹簧103a，穿设于第一竖直连杆104a上，上端与第一竖直连杆104a的上端固定连接，下端固定连接第一卡板107；
第二竖直弹簧103b，穿设于第二竖直连杆104b上，上端与第二竖直连杆104b的上端固定连接，下端固定连接第一卡板107。
其中，第一卡板107所起的作用是：使第一竖直弹簧103a和第二竖直弹簧103b的下端的位置固定不变。
如图4所示，图3(或图2)所述监测装置还包括：
第一水平连杆105a，固定连接第一竖直连杆104a和第二竖直连杆104b的上端；
此时，位移传感器102的自由端与第一水平连杆105a的中间部位固定连接。
而位移传感器102的非自由端可以竖直固定连接第一卡板107；此时，如图5所示，图4所示的监测装置，还可以包括：
壳体101，位置固定不变；
其中，第一卡板107附着在壳体101的下底面，第一竖直连杆104a和第二竖直连杆104b位于壳体101内。
或者，如图6所示，位移传感器102的非自由端竖直固定连接第二卡板108，其中，第二卡板108，位置固定不变，高于第一竖直连杆104a的上端。
如图7所示，所述监测装置，还包括：
第二水平连杆105b，固定连接第一竖直弹簧103a和第二竖直弹簧103b的下端；
此时，位移传感器102的自由端与第二水平连杆105b的中间部位固定连接。
而位移传感器102的非自由端可以固定在如图7或8所示的位置。
其中，监测装置为图4所示构造时，初始状态为第一竖直弹簧103a部分压缩，位移传感器102满量程；
监测装置为图6所示构造时，初始状态为第一竖直弹簧103a部分压缩，位移传感器102无负载；
监测装置为图7所示构造时，初始状态为第一竖直弹簧103a部分拉伸，位移传感器102满量程；
监测装置为图8所示构造时，初始状态为第一竖直弹簧103a部分拉伸，位移传感器102无负载。
下面以图4所示的监测装置为例说明其工作原理。
A1、测试导线106在覆冰重力的作用下，向下移动。
A2、由于第一竖直连杆104a与测试导线106固定连接在一起，因此，第一竖直连杆104a跟随测试导线106一起向下移动。
A3、由于第一竖直弹簧103a上端固定连接第一竖直连杆104a的上端，因此，第一竖直弹簧103a上端跟随第一竖直连杆104a一起向下移动；而第一竖直弹簧103a下端固定连接位置固定不变的第一卡板107，因此，第一竖直弹簧103a下端保持固定；最终第一竖直弹簧103a被压缩。
A4、位移传感器102自由端固定连接第一水平连杆105a的中间部位，非自由端固定连接第一卡板107，因此位移传感器102的长度始终保持与第一竖直弹簧103a相等，因此，位移传感器102可测得第一竖直弹簧103a被压缩时的形变量。
下面以图4所示的监测装置为例说明如何利用上述监测装置测量到的形变量计算覆冰重力。
B1、根据位移传感器102测量到的形变量，计算出位移传感器102自由端的力的大小。
其中，位移传感器102测量到的形变量就是位移传感器102的位移量，从而根据形变量可计算出位移传感器102自由端的力的大小。
B2、对第一竖直弹簧103a进行受力分析。
第一竖直弹簧103a受到位移传感器102自由端的力的一半、覆冰重力的一半、第一水平连杆105a与第一竖直连杆104a的重力的一半、测试导线106的重力的一半以及第一竖直弹簧103a自身的恢复力的全部。
其中，第一水平连杆105a与第一竖直连杆104a的重力、测试导线106的重力是固定的。
根据位移传感器102测量到的形变量，可计算出第一竖直弹簧103a自身的恢复力。
B3、覆冰重力的一半等于第一竖直弹簧103a所受其它力的代数和。
由于第一竖直弹簧103a所受的众多力中只有覆冰重力未知，根据第一竖直弹簧103a受力平衡，覆冰重力的一半为103a所受其它力的代数和。
对于其它结构的监测装置，根据形变量计算覆冰重力的方法同上类似，这里不再详述。
下面说明如何利用覆冰重力计算覆冰厚度。
假设覆冰时均匀覆盖在测试导线上的，测试导线有一定厚度覆冰时，测试导线可以看做一个圆柱体，测试导线在没有覆冰覆盖时也可以看做圆柱体，通过计算覆冰前后测试导线的体积变化量，在知道冰的密度下，可以算出测试导线的覆冰的质量，乘以当地重力加速度，即为覆冰重力，利用体积与覆冰重力的上述关系即可推算出覆冰厚度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种导线覆冰量的监测装置，其特征在于，包括：
测试导线；
两根平行的竖直连杆，与所述测试导线垂直固定连接；
竖直弹性部件，上端与所述竖直连杆的上端固定，下端的位置固定不变，用于当所述竖直连杆跟随覆冰重压下的所述测试导线下移时，接受所述竖直连杆施加的竖直压力，产生形变量；
位移传感器，用于测量所述形变量；
所述两根平行的竖直连杆具体为：
第一竖直连杆，下端与所述测试导线的第一位置垂直固定连接；
第二竖直连杆，下端与所述测试导线的第二位置垂直固定连接；
其中，所述第一竖直连杆与所述第二竖直连杆平行且等长，所述第一位置与所述第二位置相对于所述测试导线的中心对称；
所述竖直弹性部件包括：
第一卡板，位置固定不变，位于所述第一竖直连杆的上端与所述测试导线之间；
所述第一竖直连杆和第二竖直连杆穿过所述第一卡板；
第一竖直弹簧，穿设于所述第一竖直连杆上，上端与所述第一竖直连杆的上端固定连接，下端固定连接所述第一卡板；
第二竖直弹簧，穿设于所述第二竖直连杆上，上端与所述第二竖直连杆的上端固定连接，下端固定连接所述第一卡板。
2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：
第一水平连杆，固定连接所述第一竖直连杆和第二竖直连杆的上端；
所述位移传感器的自由端与所述第一水平连杆的中间部位固定连接。
3.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，
所述位移传感器的非自由端竖直固定连接所述第一卡板。
4.如权利要求1或3所述的监测装置，其特征在于，还包括：
壳体，位置固定不变；
其中，所述第一卡板附着在所述壳体的下底面。
5.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，还包括：
第二卡板，位置固定不变，高于所述第一竖直连杆的上端；
所述位移传感器的非自由端竖直固定连接所述第二卡板。
6.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：
第二水平连杆，固定连接所述第一竖直弹簧和第二竖直弹簧的下端。
所述位移传感器的自由端与所述第二水平连杆的中间部位竖直固定连接。
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