CN104406558A - 一种输电线路弧垂监测的方法 - Google Patents

Abstract

一种输电线路弧垂监测的方法，包括如下步骤：步骤一，采用输电线路上的振动传感器，监测获得输电线路的固有振动频率f；步骤二、根据固有频率与档距水平张力和缆线单位长度质量的关系，获得输电线路架空线的水平张力与单位长度质量的比值；步骤三、将水平张力与单位长度比值带入到斜抛物线弧垂计算公式中，获得弧垂与固有振动频率的关系式；步骤四、将监测获得的固有振动频率和查询线路资料获得的档距高差以及档距大小带入到步骤三中的弧垂公式，获得档距的弧垂值。本发明通过监测输电线路各档距的固有频率，结合输电线路的档距大小和高差大小，采用架空线弧垂与固有振动频率的关系式计算获得输电线路各档距的弧垂。

Description

一种输电线路弧垂监测的方法

技术领域

本发明涉及输电线路监测，特别是涉及一种输电线路弧垂监测的方法技术领域。

背景技术

高压输电线路运行过程中，其架空线的弧垂大小是反映线路运行是否符合设计要求和是否存在运行安全隐患的重要信息。线路正常运行中，架空线的弧垂可能会因线路修理、杆塔倾斜、不平衡张力而造成的缆线串扰以及极端恶劣天气等因素而发生较大的变化，从而造成输电线路架空线超过其设计的安全限距，威胁线路的安全运行，甚至造成线路故障，给人们的生产生活带来巨大的经济损失和人身安全威胁。鉴于上述原因，在线路的运行过程中必须经常监测线路弧垂情况，以反映线路的运行情况，排除潜在的安全隐患。

在早期的弧垂测量中，国内外普遍采用等长法、异长法、角度法和平视法等传统的方法来观测输电线路的弧垂情况，这些传统的方法均是人工测量的方法，不仅操作复杂、耗费大量的人力物力，而且无法实现全线路智能的实时监测。近年来，随着传感器技术的发展和应用，输电线路上多采用安装传感器的方法来实现架空线弧垂的监测，目前发展起来的弧垂监测方法主要有：倾角测量法、温度测量法、张力测量法、雷达测距、激光测距以及图像法等，其中温度和张力测量法需要获取架空线的初始运行条件，依赖架空线状态方程进行求解计算，且受监测环境条件的变化有较大误差，雷达、激光测距以及倾角法监测方法复杂，且对监测系统有较高的要求，造价昂贵，不利于大范围安装监测。因此有必要寻找一个简单方便的监测方法来实现输电线路架空线的弧垂监测。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种输电线路弧垂的监测方法，该方法计算过程简单、方便，无需额外测量其他中间变量。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。

一种输电线路弧垂监测的方法，本发明采用输电线路架空线的固有振动频率测量输电线路各档距的弧垂大小；包括如下步骤：步骤一，采用输电线路上的振动传感器，监测获得输电线路的固有振动频率f；步骤二、根据固有频率与档距水平张力和缆线单位长度质量的关系，获得输电线路架空线的水平张力与单位长度质量的比值；步骤三、将水平张力与单位长度比值带入到斜抛物线弧垂计算公式中，获得弧垂与固有振动频率的关系式；步骤四、将监测获得的固有振动频率和查询线路资料获得的档距高差以及档距大小带入到步骤三中的弧垂公式，获得档距的弧垂值。

上述发明中，所述步骤一中的固有振动频率为：其中，l为架空线的档距，T为架空线的水平张力，m为架空线的单位长度质量；

上述发明中，所述步骤二中的架空线的水平张力与单位长度质量的比值为：

上述发明中，所述步骤三种的斜抛物线弧垂计算公式为：其中γ为架空线比载，σ₀为架空线水平应力，β为档距高差角；由架空线比载与单位长度质量关系架空线水平张力与水平应力的关系T＝σ₀S以及架空线高差角余弦与架空线高差的关系其中g为重力加速度，S为架空线截面积，h为架空线档距的高差，获得架空线弧垂的表达式为：

上述发明中，所述步骤三中的架空线弧垂与架空线固有振动频率的关系式为： $f_m=\frac{g\sqrt{l^2+h^2}}{32f^{2}l}.$

本发明具有以下有益效果：通过监测输电线路各档距的固有频率，结合输电线路的档距大小和高差大小，采用架空线弧垂与固有振动频率的关系式计算获得输电线路各档距的弧垂。

附图说明

图1为本发明一种输电线路弧垂监测的方法流程示意图。

具体实施方式

见图1，当架空线的档距、高差以及弧垂确定后，其固有振动频率也就唯一确定，反之，当架空线的档距、高差以及固有频率确定后，其弧垂值也唯一确定。一种输电线路弧垂监测的方法的具体实施步骤如下：

步骤一、采用输电线路上的振动传感器，监测获得输电线路的固有振动频率f；

步骤二、根据固有频率与档距水平张力和缆线单位长度质量的关系获得输电线路架空线的水平张力与单位长度质量的比值

步骤三、根据斜抛物线弧垂计算公式其中，其中γ为架空线比载，σ₀为架空线水平应力，β为档距高差角，由架空线比载与单位长度质量关系架空线水平张力与水平应力的关系T＝σ₀S以及架空线高差角余弦与架空线高差的关系其中g为重力加速度，S为架空线截面积，h为架空线档距的高差，获得架空线弧垂的表达式为：并将架空线的水平张力与单位长度比值带入到架空线弧垂表达式中，获得弧垂与固有振动频率的关系式

步骤四、将监测获得的固有振动频率和查询线路资料获得的档距高差以及档距大小带入到步骤三中的弧垂公式，获得档距的弧垂值。

实施例一

假设某高压输电线路，其导线型号为LGJ-400/35，其单位长度质量为1.349kg/m，架空线的档距为180m，档距高差为10m，架空导线的运行张力约为10kN，在线路上加装一个加速度传感器以监测此档距的固有频率大小。根据本发明的步骤一，监测获得此档距的固有振动频率约为0.2392Hz；将步骤一获得的架空线固有振动频率带入到步骤四中，并带入架空线的档距和架空线的档距高差值直接计算得到架空线的弧垂为5.3677m。

实施例二

基于实施例一的线路条件，以实施例一的状态为架空线状态的初始状态，当架空线覆冰10mm后，架空线的运行张力增大，采用加速度传感器监测获得输电线路的固有振动频率大小为0.2333Hz，将架空线的档距值，高差值以及监测得到的固有频率值带入到本发明的弧垂计算公式中，计算得到架空线的弧垂值为5.6432m。

以上两个实施例，对输电线路弧垂的计算方法简单、直接，充分展现了本发明的优越性。

Claims (1)

1.一种输电线路弧垂监测的方法，其特征在于：采用输电线路架空线的固有振动频率测量输电线路各档距的弧垂大小；按以下步骤进行：

1)采用输电线路上的振动传感器监测获得架空线的固有振动频率f；

2)根据固有频率与档距水平张力和缆线单位长度质量的关系其中，l为架空线的档距，T为架空线的水平张力，m为架空线的单位长度质量，获得输电线路水平张力与单位长度质量的比值

3)根据斜抛物线弧垂计算公式其中，其中γ为架空线比载，σ₀为架空线水平应力，β为档距高差角，由架空线比载与单位长度质量关系架空线水平张力与水平应力的关系T＝σ₀S以及架空线高差角余弦与架空线高差的关系其中g为重力加速度，S为架空线截面积，h为架空线档距的高差，获得架空线弧垂的表达式为：并将架空线的水平张力与单位长度比值带入到架空线弧垂表达式中，获得弧垂与固有振动频率的关系式

4)将监测获得的固有振动频率和查询线路资料获得的档距高差以及档距大小带入到弧垂公式，获得档距的弧垂值。