CN103335623A - 输电线路覆冰厚度观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输电线路覆冰厚度观测方法，包括以下步骤：选取长度为L的输电导线作为观测样本；测量观测样本的直径d和重量P₁；将观测样本悬挂在观测节点；待观测样本覆冰后取下；测量覆冰后观测样本的重量P₃；按公式计算覆冰厚度δ，其中ρ为覆冰密度。本发明的输电线路覆冰厚度观测方法，覆冰导线的观测进行了标的量化，利用几何关系，通过公式计算出实际覆冰的厚度结果，方法具有简单、科学性高、准确性高的特点。

Description

输电线路覆冰厚度观测方法

【技术领域】

本发明涉及输变电领域，尤其涉及一种输电线路覆冰厚度观测方法。

【背景技术】

在输变电线路中，经常有输电线路途径或处于高寒地区的情况。在高寒地区的输电线路中，一进入冬季在许多高山、风口等地容易形成凝冻，冬季杆塔、导线覆冰现象是影响电力线路安全稳定运行的重要隐患。

根据中华人民共和国电力行业标准DLT741-2010《架空输电线路运行规程》的要求，对于重冰区运行维护，在覆冰季节应有专门观测维护组织，加强巡视、观测，做好覆冰和气象观测记录及分析，研究覆冰和舞动的规律，随时了解冰情，适时采取相应措施。

本课题针对运行人员在日常输电线路运行维护工作中对重冰区输电线路覆冰厚度情况的观测方法及效果进行了相关调查，目前输电线路上常见的覆冰厚度的观测方法主要包括以下三种。

第一种，肉眼观测估算方法。肉眼观测虽然工作时间短、节省经费但却不能够保证观测质量，缺乏有效的科学手段，覆冰厚度观测方法的准确率约为20%，难以满足线路运行的相关要求。

第二种，通过游标卡尺测量。通过游标卡尺测量导线脱落的冰厚的方法，虽然工作时间短、较节省经费，但并非标准冰厚，覆冰厚度观测方法的准确率约为35%，难以满足线路运行的相关要求。

第三种，利用覆冰在线监测系统进行观测。采用覆冰在线监测系统观测虽然工作时间短，但造价经费高。此外，进入冬季会出现镜头冻结、图象不能显示、冬季供电不足、无相关数据等问题，覆冰观测质量难以保证，难以满足线路运行相关要求。

以上三种方式均存在各自的不足之处，因此，亟需提出一种新的输电线路覆冰厚度观测方法。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，有必要提供一种简单准确的输电线路覆冰厚度观测方法。

一种输电线路覆冰厚度观测方法，包括以下步骤：选取长度为L的输电导线作为观测样本；测量观测样本的直径d和重量P₁；将观测样本悬挂在观测节点；待观测样本覆冰后取下；测量覆冰后观测样本的重量P₃；按公式

计算覆冰厚度δ，其中ρ为覆冰密度。

优选地，在所述选取长度为L的输电导线作为观测样本的步骤中，长度L为单位长度。

优选地，在所述按公式

计算覆冰厚度δ的步骤中，所述公式可简化为 $\mathrm{\δ}=\sqrt{{\left(\frac{d}{2}\right)}^2+\frac{(P_3-P_1)}{\mathrm{\π\ρ}}}-\frac{d}{2}.$

优选地，所述覆冰密度ρ按照如下方法得到：从观测样本上剥下覆冰，测量实际覆冰重量P；测量覆冰的实际体积V；按公式ρ=P/V计算覆冰密度ρ。

优选地，在测量覆冰的实际体积V步骤中，将覆冰完全浸入满装水的容器中，溢出水使用量筒测量，得到实际体积V。

优选地，所述覆冰密度ρ取标准冰密度900kg/m³。

优选地，在所述输电线路覆冰厚度观测方法中，可在单一观测节点上悬挂多个观测样本。

优选地，在所述输电线路覆冰厚度观测方法中，可在观测线路上设置多个观测节点。

优选地，在所述将观测样本悬挂在观测节点的步骤中，观测样本的采用两端悬挂的方式固定在观测节点的铁塔上。

本发明的输电线路覆冰厚度观测方法，覆冰导线的观测进行了标的量化，利用几何关系，通过公式计算出实际覆冰的厚度结果，方法具有简单、科学性高、准确性高的特点。

【附图说明】

图1为本发明的较佳实施例输电线路覆冰厚度观测方法的流程图。

【具体实施方式】

为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。

通过针对现有的覆冰观测方法的研究发现，通过上述三种方法进行覆冰厚度观测缺乏有效的科学手段，从管理上无法确保覆冰厚度观测的质量，无法准确的描述线路的实际情况，以至影响线路安全、可靠、稳定运行。因此，本课题在总结输电线路工作中通常对于重冰区输电线路覆冰厚度情况的观测方法及效果，提出在迎峰度冬期间正确的观测重冰区输电线路覆冰厚度的方案。

请参阅图1，本发明的优选实施例的输电线路覆冰厚度观测方法主要包括以下步骤：

步骤S101，选取单位长度的输电导线作为观测样本。此处优选截取1米长的导线作为观测样本。

步骤S102，测量观测样本的直径d和重量P₁。因选取的观测样本为单位长度，因此，此处的重量P₁为覆冰前观测样品的单位长度的重量。

步骤S103，将观测样本悬挂在观测节点。观测节点选取输电线路中重点观测区域，观测样本的悬挂方式与输电线路导线的悬挂方式类似，其两端采用悬挂的方式固定在观测节点的铁塔上。

步骤S104，待观测样本覆冰后取下。

步骤S105，测量覆冰后观测样本的重量P₃。同样，此处的重量P₃为覆冰后观测样品的单位长度的重量。此处，可计算单位长度覆冰重量P₂=（P₃-P₁）。

步骤S106，从观测样本上剥下覆冰，测量实际覆冰重量P。

步骤S107，测量覆冰的实际体积V。将覆冰完全浸入满装水的容器中，溢出水使用量筒测量，得到实际体积V。

步骤S108，计算覆冰密度ρ。按公式ρ=P/V计算覆冰密度。为了使覆冰厚度的计算更加准确，覆冰密度ρ根据现场覆冰密度取值。在其它实施例中，覆冰密度ρ也可取标准冰密度值900kg/m³。

步骤S109，计算覆冰厚度δ。用以下公式折算出覆冰厚度：

$\mathrm{\δ}=\sqrt{{\left(\frac{d}{2}\right)}^2+\frac{(P_3-P_1)}{\mathrm{\π\ρ}}}-\frac{d}{2}.$

其中，δ——覆冰厚度，单位m；

P₃——覆冰后观测样品的单位长度的重量，单位kg/m；

P₁——无冰时观测样品的单位长度的重量，单位kg/m;

ρ——覆冰密度，kg/m³；

d——观测样品的外径，单位m。

上述步骤S101～S109为单一节点的一个观测样本的观测方式，为了更加准确全面地了解观测线路的覆冰情况，也可在单一节点上设多个观测样本或者在观测线路上设置多个观测节点的方式进行。单一节点上设多个观测样本或者在观测线路上设置多个观测节点的方式为上述步骤S101～S109的叠加或重复，不作赘述。

在上述实施例中，也可选取长度为L的输电导线作为观测样本。若选用长度为L的导线作为观测样本，则步骤S109中的覆冰厚度δ的计算公式由下式来代替： $\mathrm{\δ}=\sqrt{{\left(\frac{d}{2}\right)}^2+\frac{(P_3-P_1)}{\mathrm{\π\ρ}\·L}}-\frac{d}{2}.$

通过上述步骤即可得到输电线路的覆冰厚度。以下以500kV恩渔Ⅲ回线线路作为具体观测线路对上述输电线路覆冰观测方法进行具体实验。

首先，选择重冰区区段500kV恩渔Ⅲ回线线路#267～#276中#271杆塔为重冰区导线覆冰观测试验节点K，#271杆塔基本情况如下表1中所示：

表1杆塔基本情况

杆塔

形式

呼高

导线型号

大号侧档距

小号侧档距

行政地址

#271

ZB32

27米

LGJ-400/50

500米

318米

巴东县水布垭镇八斗坪村8组

选用该重冰区导线（4×LGJ-400/50），截用1米长度，制成观测样本i以代替带电运行电力线路用于量化观测标的（即步骤S101）。用电子秤和游标卡尺分别测出观测样本i的重量P_i=1.511kg和直径d_i=27.630m（步骤S102）。在晴好天气时将观测样本i两端分别用1.5米长的铁丝悬挂在节点K上（即步骤S103）。待气候变化出现冰雪天气时，进行覆冰观测。进行覆冰观测时，记录当时天气情况、温度、风向、风速，记录线路的负荷情况，通过观测环境周围来辨识覆冰种类——雾凇、雪凇、雨凇。待观测样本i达到一定的覆冰厚度后取下（即步骤S104），用电子秤测量覆冰后观测样本的重量P_i’=2.520kg（即步骤S105）。从观测样本i上剥下覆冰，测量实际覆冰重量P=1.009kg（即步骤S106）。用排水法测量覆冰的实际体积V=0.00126m³（即步骤S107），再根据ρ=P/V计算覆冰密度ρ=800kg/m³（即步骤S108）。最后，根据

计算出覆冰厚度δ=10.53mm（即步骤S109），由于此时测量的覆冰厚度δ并非标准冰厚，因此需要将覆冰密度取为标准冰密度，即ρ=900kg/m³，根据

换算成标准冰密度的导线覆冰厚度δ=9.59mm，即完成一个观测样本的一次观测。

观测者在覆冰天气多次观测节点处的覆冰情况后进行了记录，下表为该点导线的覆冰观测数据。

表2#271杆塔覆冰观测数据统计表

由上表可以看出，用计算出的覆冰厚度与设计冰区值进行了对比，相关数据达到了预期值。

综上所述，本发明的方法以适用于所有重冰区输电线路的覆冰厚度观测，为保证重冰区输电线路的安全稳定运行提供了有力的支持。该方法具有以下优点：

（1）该方法对覆冰导线的观测进行了标的量化，可以直接观测覆冰的导线。

（2）该方法通过称得单位长度导线覆冰的重量，利用几何关系，通过公式计算，换算出实际覆冰的厚度结果，方法具有科学性。

（3）该方法对于迎峰度冬期间，对于重冰区输电线路导线覆冰的情况可以准确的进行描述，给出准确的数据，从而保证重冰区输电线路运行的安全，满足中华人民共和国电力行业标准DLT741-2010《架空输电线路运行规程》的要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种输电线路覆冰厚度观测方法，包括以下步骤：

选取长度为L的输电导线作为观测样本；

测量观测样本的直径d和重量P₁；

将观测样本悬挂在观测节点；

待观测样本覆冰后取下；

测量覆冰后观测样本的重量P₃；

按公式

计算覆冰厚度δ，其中ρ为覆冰密度。

2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：在所述选取长度为L的输电导线作为观测样本的步骤中，长度L为单位长度。

3.根据权利要求2所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：在所述按公式

计算覆冰厚度δ的步骤中，所述公式可简化为 $\mathrm{\δ}=\sqrt{{\left(\frac{d}{2}\right)}^2+\frac{(P_3-P_1)}{\mathrm{\π\ρ}}}-\frac{d}{2}.$

4.根据权利要求1至3中任一项所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于，所述覆冰密度ρ按照如下方法得到：

从观测样本上剥下覆冰，测量实际覆冰重量P；

测量覆冰的实际体积V；

按公式ρ=P/V计算覆冰密度ρ。

5.根据权利要求4所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：在测量覆冰的实际体积V步骤中，将覆冰完全浸入满装水的容器中，溢出水使用量筒测量，得到实际体积V。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：所述覆冰密度ρ取标准冰密度900kg/m³。

7.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：在所述输电线路覆冰厚度观测方法中，可在单一观测节点上悬挂多个观测样本。

8.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：在所述输电线路覆冰厚度观测方法中，可在观测线路上设置多个观测节点。

9.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度观测方法，其特征在于：在所述将观测样本悬挂在观测节点的步骤中，观测样本的采用两端悬挂的方式固定在观测节点的铁塔上。

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