CN104089870B - 一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统及方法，系统包括系统称重传感器、电缆线、传感器示数仪表、覆冰实验室和计算机系统：系统称重传感器包括S型拉力传感器，包括带螺纹拉环、带螺纹卡座。该方法包括：通过以上检测系统获取覆冰时间、覆冰微气象参数、覆冰质量等数据，控制微气象参数不变可得绝缘子覆冰质量及其增长趋势、覆冰增长速率随时间变化的关系；选取同一时刻不同微气象参数下的覆冰数据，可得随微气象因素变化覆冰质量及其增长趋势的变化，某一微气象条件某一时刻的覆冰增长速率，同一时刻、不同微气象条件下覆冰增长速率的区别等。本发明结构简单，易于实现，对探究绝缘子覆冰机理有重要意义。

Description

一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统及方法
技术领域
本发明涉及输电线路绝缘子覆冰增长趋势研究的技术领域，具体涉及一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统及方法。
背景技术
我国是世界上输电线路覆冰最严重的国家之一。严重覆冰会导致输电线路机械和电气性能急剧下降，引起导线舞动、杆塔倾斜甚至倒塌、断线以及绝缘子闪络等重大电力事故，严重影响电力系统的安全运行，并造成巨大经济损失。例如2008的冰灾，给我国南方多个省份造成了80年以来最为严重的冰冻雨雪凝冻灾害，使得冰闪事故、线路跳闸、导线断线、倒塔等事故频频发生，给南方地区的电力系统安全稳定运行带来极大的威胁和影响，造成巨大的经济损失，对人民的生活造成巨大的不便。
目前输电线路覆冰的研究主要集中于在线监测覆冰状况、绝缘子防覆冰涂料、覆冰闪络电压以及融冰除冰技术等。传感器、覆冰实验室多数作为研究覆冰在线监测和冰闪特性的辅助手段，将传感器和覆冰实验室用于覆冰机理方面的研究较少，尤其对绝缘子随时间或微气象因素变化时，其覆冰增长趋势变化的研究更鲜见报道，而研究绝缘子覆冰增长趋势随时间或微气象因素改变时的变化对探究绝缘子覆冰增长规律以及各种微气象参数对绝缘子覆冰的影响程度有重要意义。
发明内容
为了弥补这一研究内容的缺失，并给研究者们提供研究覆冰增长趋势和微气象参数对覆冰影响情况的方法，本发明提出一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统，其包括：
系统称重传感器，包括拉环、卡座、S型称重传感器；
电缆线，用来连接系统称重传感器和传感器示数仪表；
传感器示数仪表，用于显示系统称重传感器测得的拉力数据；
覆冰实验室，用于改变温度、风速、气压参数在绝缘子上覆冰；
计算机系统，用于采集传感器示数仪表的拉力数据，并记录、分析；
所述拉环下端设有的螺纹与S型称重传感器上端设有的螺纹连接，卡座上端设有的螺纹与S型称重传感器下端设有的螺纹连接，三者构成系统称重传感器；系统称重传感器的拉环通过覆冰实验室顶端钢板与覆冰实验室相连，系统称重传感器的卡座与绝缘子相连，在覆冰实验室中进行绝缘子覆冰试验；电缆线一端与系统称重传感器的数据接口连接，另一端穿过覆冰实验室的数据接口后与传感器示数仪表连接，系统称重传感器向传感器示数仪表输出绝缘子覆冰质量的拉力数据；传感器示数仪表通过其输出端口与计算机系统的对应端口相连接，传感器示数仪表向计算机系统输出覆冰质量的拉力数据，并在计算机系统上记录、分析。
所述拉环上部为圆环状，下部为带螺纹的圆柱状。所述传感器示数仪表采用智能数字表。
利用上述系统的绝缘子覆冰增长检测方法，包括如下步骤：
a.将拉环和卡座安装在改进的S型称重传感器的首末两端；
b.将拉环固定在覆冰实验室钢板的衔接处，卡座悬挂绝缘子串进行覆冰数据测量；
c.将传感器电缆107一端接系统称重传感器，另一端通过覆冰实验室对外接线的接口106连接至智能数字表；
d.将智能数字表嵌入覆冰实验室的测控系统中，在实验室的计算机系统上实现数据的采集、记录及分析处理；
e.研究绝缘子覆冰时间与覆冰质量（kg/g）的关系：在覆冰实验室中进行覆冰试验，控制微气象参数不变（主要有降水量、风速、温度、气压等，这些参数在覆冰实验室中可调），每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
f.将记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，可得绝缘子覆冰质量及其增长趋势随时间变化的关系，求出曲线切线的斜率还可得覆冰增长速率随时间变化的关系。
g.研究微气象参数，如温度（℃）与覆冰质量（kg/g）的关系：将温度设为a℃，控制降水量、风速、气压等值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
h.将温度a℃以及记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线A；
i.将温度设为b℃，控制降水量、风速、气压等值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
j.将温度b℃以及记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线B。依此类推，可以得出温度c℃、d℃等条件下对应的曲线C，D等。
k.将A、B、C、D等曲线置于一张图中比较，即可得出随温度不同，覆冰质量及其增长趋势变化的区别。
l.提取A、B、C、D等曲线中某一共同时刻中的覆冰质量，以温度为横坐标，覆冰质量为纵坐标，即可得同一覆冰时间下，随温度变化，覆冰质量的变化趋势。
m.对A、B、C、D等曲线中某一点画切线，切线的斜率即为某一温度某一时刻的覆冰增长速率，可以比较同一时间、不同温度条件下覆冰增长速率的区别。
本发明的有益效果是，本发明结构简单，成本低，易于实现。将传感器、覆冰实验室相结合，应用于绝缘子覆冰增长规律的检测，获取覆冰质量与覆冰时间关系以及微气象参数对覆冰增长的影响，对探究绝缘子覆冰机理有重要意义。
附图说明
图1为拉环的示意图。
图2为卡座的示意图。
图3为传感器主体部分示意图。
图4为覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统示意图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例，参见图4所示，本发明的一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统，包括：
一系统称重传感器，其内设有拉环、卡座、S型称重传感器；
一电缆线，用来连接系统称重传感器和传感器示数仪表；
一传感器示数仪表，用于显示系统称重传感器测得的拉力数据；
一覆冰实验室，用于改变温度、风速、气压等参数在绝缘子上覆冰；
一计算机系统，用于采集传感器示数仪表的拉力数据，并记录、分析；
如图1、图2、图3，拉环下半部的螺纹101与S型称重传感器上半部分的螺纹103连接，卡座上半部的螺纹102与S型称重传感器下半部分的螺纹104连接，三者构成系统称重传感器；系统称重传感器的拉环通过覆冰实验室顶端钢板与覆冰实验室相连，系统称重传感器的卡座与绝缘子相连，在覆冰实验室中进行绝缘子覆冰试验；电缆线107一端与系统称重传感器的数据接口105连接，一端穿过覆冰实验室的数据接口106后与传感器示数仪表连接，系统称重传感器向传感器示数仪表输出绝缘子覆冰质量的拉力数据；传感器示数仪表通过其输出端口与计算机系统的对应端口相连接，传感器示数仪表向计算机系统输出覆冰质量的拉力数据，并在计算机系统上记录、分析；
以为仅为本发明的一种实例方法，包括如下步骤：
a.将拉环和卡座安装在改进的S型称重传感器的首末两端；
b.将拉环固定在覆冰实验室钢板的衔接处，卡座悬挂绝缘子串进行覆冰数据测量；
c.将传感器电缆107一端接系统称重传感器，另一端通过覆冰实验室对外接线的接口106连接至智能数字表；
d.将智能数字表嵌入覆冰实验室的测控系统中，在实验室的计算机系统上实现数据的采集、记录及分析处理；
e.研究绝缘子覆冰时间与覆冰质量（kg/g）的关系：在覆冰实验室中进行覆冰试验，控制微气象参数不变（主要有降水量、风速、温度、气压等，这些参数在覆冰实验室中可调），每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
f.将记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，可得绝缘子覆冰质量及其增长趋势随时间变化的关系，求出曲线切线的斜率还可得覆冰增长速率随时间变化的关系。
g.研究微气象参数，如温度（℃）与覆冰质量（kg/g）的关系：将温度设为a℃，控制降水量、风速、气压等值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
h.将温度a℃以及记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线A；
i.将温度设为b℃，控制降水量、风速、气压等值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
j.将温度b℃以及记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线B。依此类推，可以得出温度c℃、d℃等条件下对应的曲线C，D等。
k.将A、B、C、D等曲线置于一张图中比较，即可得出随温度不同，覆冰质量及其增长趋势变化的区别。
l.提取A、B、C、D等曲线中某一共同时刻中的覆冰质量，以温度为横坐标，覆冰质量为纵坐标，即可得同一覆冰时间下，随温度变化，覆冰质量的变化趋势。
m.对A、B、C、D等曲线中某一点画切线，切线的斜率即为某一温度某一时刻的覆冰增长速率，可以比较同一时间、不同温度条件下覆冰增长速率的区别。
n.研究降水量（L）与覆冰质量（kg/g）的关系：将降水量设为aL，控制温度、风速、气压等值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
o.将降水量为aL时记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线A；
p.将降水量设为bL，控制温度、风速、气压等值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束。
q.将降水量为bL时记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线B。依此类推，可以得出降水量cL、dL等条件下对应的曲线C，D等。
r.将A、B、C、D等曲线置于一张图中比较，即可得出降水量不同时覆冰质量及其增长趋势变化的区别。
s.提取A、B、C、D等曲线中某一共同时刻中的覆冰质量，以降水量为横坐标，覆冰质量为纵坐标，即可得同一覆冰时间下，随降水量变化，覆冰质量的变化趋势。
t.对A、B、C、D等曲线中某一点画切线，切线的斜率即为某一降水量某一时刻的覆冰增长速率，可以比较同一时间、不同降水量条件下覆冰增长速率的区别。
u.类似的方法，可以研究随风速(m/s)、气压（kPa）等微气象因素变化，覆冰质量及其增长趋势的变化；某一微气象条件下某一时刻的覆冰增长速率；同一时刻、不同微气象条件下覆冰增长速率的区别。
上述实施例仅用来说明本发明的一种用于覆冰实验室的绝缘子覆冰增长检测系统及其方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种绝缘子覆冰增长检测方法，该方法采用的绝缘子覆冰增长检测系统包括：系统称重传感器，包括拉环、卡座、S型称重传感器；
电缆线，用来连接系统称重传感器和传感器示数仪表；
传感器示数仪表，用于显示系统称重传感器测得的拉力数据；
覆冰实验室，用于改变温度、风速、气压参数在绝缘子上覆冰；
计算机系统，用于采集传感器示数仪表的拉力数据，并记录、分析；
所述拉环下端设有的螺纹与S型称重传感器上端设有的螺纹连接，卡座上端设有的螺纹与S型称重传感器下端设有的螺纹连接，三者构成系统称重传感器；系统称重传感器的拉环通过覆冰实验室顶端钢板与覆冰实验室相连，系统称重传感器的卡座与绝缘子相连，在覆冰实验室中进行绝缘子覆冰试验；电缆线一端与系统称重传感器的数据接口连接，另一端穿过覆冰实验室的数据接口后与传感器示数仪表连接，系统称重传感器向传感器示数仪表输出绝缘子覆冰质量的拉力数据；传感器示数仪表通过其输出端口与计算机系统的对应端口相连接，传感器示数仪表向计算机系统输出覆冰质量的拉力数据，并在计算机系统上记录、分析；
其特征在于所述检测方法包括如下步骤：a.将拉环和卡座安装在S型称重传感器的首末两端；
b.将拉环固定在覆冰实验室钢板的衔接处，卡座悬挂绝缘子串进行覆冰数据测量；
c.将传感器电缆一端接系统称重传感器，另一端通过覆冰实验室对外接线的接口连接至传感器示数仪表；
d.将传感器示数仪表与计算机系统连接，在实验室的计算机系统上实现数据的采集、记录及分析处理；
e.研究绝缘子覆冰时间与覆冰质量（kg/g）的关系：在覆冰实验室中进行覆冰试验，控制微气象参数不变，所述微气象参数包括降水量、风速、温度、气压，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束；
f.将记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，可得绝缘子覆冰质量及其增长趋势随时间变化的关系，求出曲线切线的斜率得覆冰增长速率随时间变化的关系；
g.研究微气象参数温度（℃）与覆冰质量（kg/g）的关系：将温度设为a℃，控制降水量、风速、气压值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束；
h.将温度a℃以及记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线A；
i.将温度设为b℃，控制降水量、风速、气压值不变，每隔1min记录下该时刻的覆冰质量，直到覆冰结束；
j.将温度b℃以及记录下的时间和覆冰质量数据按时间为横坐标，覆冰质量为纵坐标画曲线，记曲线B；依此设置不同的温度c℃、d℃条件，得到应的曲线C，D；
k.将A、B、C、D曲线置于一张图中比较，即得出随温度不同，覆冰质量及其增长趋势变化的区别；
l.提取A、B、C、D曲线中某一共同时刻中的覆冰质量，以温度为横坐标，覆冰质量为纵坐标，即得同一覆冰时间下，随温度变化，覆冰质量的变化趋势；
m.对A、B、C、D曲线中某一点画切线，切线的斜率即为某一温度某一时刻的覆冰增长速率，比较同一时间、不同温度条件下覆冰增长速率的区别。
2.根据权利要求1所述的绝缘子覆冰增长检测方法，其特征在于所述拉环上部为圆环状，下部为带螺纹的圆柱状。
3.根据权利要求1所述的绝缘子覆冰增长检测方法，其特征在于所述传感器示数仪表为智能数字表。
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