CN104078912A - 利用外激谐振的输电线路除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，工作原理是除冰装置自动实时监测输电线路覆冰厚度，并计算出该时刻对应档距输电线路的谐振频率，若覆冰厚度超过设定的门限值，由除冰装置产生相同频率的机械振动作为外加激励源，与输电线路产生谐振致使覆冰破碎掉落，通过实时反馈谐振情况，在谐振频率附近采用扫频的方式，计算持续跟踪谐振频率点，调整外激谐振频率，从而保证输电线路尽量长时间处于谐振状态，直至覆冰完全崩解清除。该方法不但有效避免了输电线路因覆冰过厚难于清除而引发电网事故，也不会产生其他除冰方式对输电线路造成损坏或引发次生故障等问题，保障了架空输电线路持续、安全、稳定的运行。

Description

利用外激谐振的输电线路除冰方法

技术领域

本发明涉及电力系统安全技术领域，具体涉及一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，有效避免了输电线路因覆冰过厚难于清除而引发电网事故等问题。

技术背景

据不完全统计，自上世纪中期以来，我国输电线路遭受不同程度的覆冰灾害达上千次，输电线路覆冰将导致倒塔、断线、冰闪、跳闸、导线舞动、电力设备损坏等问题。我国南方部分省市地区冬末春初之际经常遭受低温、雨雪、冰冻灾害，当气温在零度左右时，输电线路上所覆盖的积雪经融化和二次冻冰过程，使得高压线上所附冰柱更加坚厚，令输电线路遭受重大破坏，不仅破坏电网结构、威胁电网安全，同时严重影响人民的日常生活，并给国民经济造成巨大经济损失。

在输电线路除冰救灾工作中，大都采用传统的外力人工敲打除冰方法，该方法虽然简单易行，但工作效率低，同时对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。随着机器人技术的发展，采用机器人进行输电线路除冰已成为可能，与传统的人工除冰相比，采用机器人除冰方法具有无人员伤亡、效率高和转移负载等优点，无除冰作业时，机器人还可用作巡线，其发展前景广阔。

国内外现有的高压输电线路除冰机器人，主要分为大电流焦耳热融冰除冰机器人和机械除冰机器人两大类。其中焦耳热融冰除冰机器人大部分是以输电线路断电为前提，且能量耗损大、投资成本高、除冰范围小，给社会经济造成损失和人们生活带来极大的不便；机械除冰机器人由于需要越障移动，使得机器人体积大、成本高、机构复杂，易引发额外的线路故障，且除冰刀具尖端在高压环境中易引起尖端放电现象，给电力系统引入不稳定因素。

通过对输电线路除冰方法的现状分析，本发明提出了一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，克服了上述方法的各种缺点，该方法不但避免了输电线路因覆冰过厚难于清除而引发电网事故，也不会产生其他除冰方式在除冰过程中对输电线路造成损坏或引发次生故障等问题，保障了架空输电线路持续、安全、稳定的运行，实现了智能化高效率的除冰作业。

发明内容

为了避免高压架空输电线路因覆冰过厚或积雪，而引起除冰过程中对输电线路及杆塔的损坏问题，本发明提供了一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，在覆冰形成初期及发展阶段自动开始工作。该方法采用智能视频图像识别方式，配合线路上安装的张力传感器的数据进行分析计算，监测并确定线路覆冰厚度，当覆冰厚度超过设定的门限值，基于外激谐振原理，将输电线路上安装的除冰装置产生相同频率的机械振动作为外加激励源，与输电线路产生谐振致使覆冰破碎掉落，覆冰掉落过程中，通过实时反馈谐振情况，在谐振频率附近采用扫频方式，根据计算持续跟踪谐振频率点，调整外激振荡频率，从而保证输电线路尽量长时间处于谐振状态，直至覆冰完全崩解清除；除冰装置可采用遥控器实现人工手动控制除冰，实现全自动、智能化、高效率的除冰工作，保障了架空输电线路持续、安全、稳定的运行。

本发明所采用的技术方案如下：

一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，其特征在于，该方法的工作原理是自动实时监测输电线路覆冰厚度，计算出该时刻对应档距输电线路的谐振频率，若覆冰厚度超过设定的门限值，基于外激谐振原理，将输电线路上安装的除冰装置产生相同频率的机械振动作为外加激励源，与输电线路产生谐振，致使覆冰破碎掉落。

所述的一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，输电线路覆冰厚度的监测采用智能视频图像识别的方式，结合线路上安装的张力传感器的数据进行分析计算，并最终确定输电线路的覆冰厚度。

所述的一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，输电线路的谐振频率采用如下方式计算，根据覆冰厚度计算覆冰输电线路增重及弹性模量变化值，结合振动装置的自重、对应杆塔档距、对应档距下输电线路型号等参数，计算出覆冰输电线路该时刻的固有频率值，由外激谐振原理可得，输电线路的谐振频率等于其固有频率值，进而确定线路的谐振频率。

所述的一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，除冰装置的振动机构运行时，为消减测量和计算误差，在谐振频率附近采用扫频方式，并通过实时反馈谐振情况，对外激谐振频率进行微调，以确定实际谐振点，实现全自动、智能化的除冰工作。

所述一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，在覆冰清除过程中，自动实时监测输电线路覆冰清除情况，在覆冰逐渐掉落导致谐振频率发生变化后，根据计算持续跟踪谐振频率点，调整外激谐振频率值，从而保证输电线路尽量长时间处于谐振状态，直至覆冰完全崩解清除，实现智能化、高效率的除冰工作。

所述一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，除冰装置可采用遥控器设定除冰参数，对应档距输电线路覆冰严重，超过参数预设值的情况下，可通过遥控器实现人工手动控制除冰，保证了该方法在线除冰的实时可行性。

与现有技术相比，本发明的显著优点在于：

区别于现有除冰方法最大的特点是，在监测到覆冰初发期就自动开始工作，有效防止覆冰严重情况的产生，而不是覆冰情况严重后再除冰，大大地减少了电力系统因输电线路覆冰结厚，而引起的除冰过程中输电线路及杆塔损坏的问题，实现电力系统安全、稳定的运行，给社会经济发展和人们的日常生活提供了保障，同时也为电力系统除冰问题提出了一种由被动到主动的新思路。

该方法实施过程中无移动作业，避免了由于越障操作而引起的装置及线路故障；同时可采用遥控器操作进行人工控制除冰，保证其现场作业的实时可行性和操作安全性。

附图说明

图1是本发明的一台除冰装置参与工作的原理图。

图2是本发明的多台除冰装置参与工作的原理图。

图中：1-除冰装置，2-杆塔，3-输电线路，4-张力传感器，5-两杆塔间跨距，6-遥控器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明是一种利用外激谐振的输电线路除冰方法，图1中在已知两杆塔间跨距的的输电线路（3）上安装张力传感器（4）和除冰装置（1），除冰装置采用智能视频图像识别方式配合张力传感器（4）的数据进行分析计算，自动实时监测输电线路（3）覆冰厚度，并计算出当时该输电线路（3）的谐振频率，若覆冰厚度超过设定门限值，基于外激谐振原理，将除冰装置（1）产生相同频率的机械振动作为外加激励源，与输电线路（3）产生谐振，致使覆冰破碎掉落。

除冰装置（1）的振动机构运行时，为消减测量和计算误差，在谐振频率附近采用扫频方式，并通过实时反馈谐振情况，对外激谐振频率进行调整，以确定实际谐振点。

在覆冰掉落过程中，自动实时监测输电线路（3）覆冰清除情况，并在因覆冰掉落导致谐振频率发生变化后，根据计算持续跟踪谐振频率点，调整外激谐振频率值，从而保证输电线路尽量长时间处于谐振状态，直至覆冰完全清除。

除冰装置可采用遥控器（6）设定除冰参数，当该档距输电线路（3）覆冰严重，超过参数预设值的情况下，可通过遥控器（6）实现人工手动控制除冰。

为保证除冰效果，图2中可以在同一档距输电线路（3）上安装2台或多台除冰装置（1），合理设置相互的间距，协同进行除冰作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.利用外激谐振的输电线路除冰方法，其特征在于：该方法的工作原理是自动实时监测输电线路覆冰厚度，计算出该时刻对应档距输电线路(3)的谐振频率，若覆冰厚度超过设定的门限值，基于外激谐振原理，将输电线路上安装的除冰装置(1)产生相同频率的机械振动作为外加激励源，与输电线路(3)产生谐振，致使覆冰破碎掉落。

2.根据权利要求1所述的利用外激谐振的输电线路除冰方法，其特征在于：输电线路覆冰厚度的监测采用智能视频图像识别的方式，结合线路上安装的张力传感器(4)的数据进行分析计算，并最终确定输电线路的覆冰厚度。

3.根据权利要求1所述的利用输电线路外激谐振的除冰方法，其特征在于：输电线路(3)的谐振频率采用如下方式计算，根据覆冰厚度计算覆冰输电线路增重及弹性模量变化值，结合振动装置的自重、对应杆塔档距(5)、对应档距下输电线路型号等参数，计算出覆冰输电线路该时刻的固有频率值，由外激谐振原理可得，输电线路的谐振频率等于其固有频率值，进而确定线路的谐振频率。

4.根据权利要求1所述的利用外激谐振的输电线路除冰方法，其特征在于：除冰装置(1)的振动机构运行时，为消减测量和计算误差，在谐振频率附近采用扫频方式，并通过实时反馈的谐振情况，对外激谐振频率进行调整，以确定实际谐振点。

5.根据权利要求1所述的利用外激谐振的输电线路除冰方法，其特征在于：在覆冰清除过程中，自动实时监测输电线路(3)覆冰清除情况，并在覆冰逐渐掉落导致谐振频率发生变化后，根据计算持续跟踪谐振频率点，调整外激谐振频率值，从而保证输电线路尽量长时间处于谐振状态，直至覆冰完全崩解清除。

6.根据权利要求1所述的利用外激谐振的输电线路除冰方法，其特征在于：除冰装置(1)可采用遥控器(6)设定除冰参数，并实现人工手动控制。