CN105703264A - 高压输电线路导地线的受损修复控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压输电线路导地线的受损修复控制方法，应用于35kV以上的架空输电线路，所述导地线包括地线和导线，所述方法包括：确定所述地线的应力；判断所述地线的应力是否在安全阈值以内；如果所述地线的应力在安全阈值以内，则确定地线作为修复时承载修复人员以及修复工具荷重的承重载体，并执行地线或导线的悬空修复操作。本发明首先对地线的应力进行测试，只有在地线的应力合格时，才执行修复操作，选取地线作为承重载体，修复时可以对地线或导线进行修复，确保了导地线在受损状态下开展修复作业的安全性，特别是在对导线进行修复时，即使发生正在修复作业的导线断线事故，也不会造成悬重于地线上的人员高空坠落的安全问题。

Description

高压输电线路导地线的受损修复控制方法

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种高压输电线路导地线的受损修复控制方法。

背景技术

电压等级在35kV及以上的架空输电线路导地线一般由导线与地线(也称避雷线)构成。受风霜雨雪太阳等各种自然因素及外力破坏作用会导致导地线损伤而造成断股甚至断线故障使输电线路导地线中止输电能力。对受损的导地线进行修复的方法是携带工器具的作业人员直接进入到受损部位根据损伤程度采取相应的修复措施进行导线修复以保证导地线良好的输电能力。修复时，作业人员自身重量与作业工器具可视作一个集中荷载，悬挂于受损伤的线路上，由于导地线时会增大原来设计运行的导地线应力数值，会出现修复过程中待修复的线路断裂，甚至会导致杆塔倒塌事故，造成作业人员从作业位置点掉落而出现安全问题。

另外，也有在修复工作前，对要修复的导地线实际应力是否超标进行判定，但是其评判导地线安全的技术主要是依据电业安全工作规程规定，导地线的截面要求为：钢芯铝铰线不得小于120mm²、铜绞线不得小于70mm²、钢铰线不得小于50mm²。而事实上，悬重后的应力不但与导线型号有关，还与导地线运行应力和耐张段长度、档距、代表档距以及悬重时的档距、悬重点位置等因素有关。特别是钢芯铝铰线，其设计时安全系数为2.5，悬重后安全系数也要求为2.5。如果悬重前应力接近允许使用应力，悬重后即使是大截面导地线，其实际应力也会超过允许使用应力。可见，仅根据导线截面大小，而不考虑悬重前导地线的运行应力及档距的情况而判断能否作业是不全面的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述线路修复安全性不高的缺陷，提供一种安全性较高的高压输电线路导地线的受损修复控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高压输电线路导地线的受损修复控制方法，应用于35kV以上的架空输电线路，所述导地线包括地线和导线，所述方法包括：

确定所述地线的应力；

判断所述地线的应力是否在安全阈值以内；

如果所述地线的应力在安全阈值以内，则确定地线作为修复时承载修复人员以及修复工具荷重的承重载体，并执行地线或导线的悬空修复操作。

本发明所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，确定所述地线的应力包括：

检测所述地线的损伤股数；

根据所述损伤股数计算所述地线的应力。

本发明所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，检测所述地线的损伤股数采用置于地线上的超声导波地线损伤检测装置。

本发明所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，所述超声导波地线损伤检测装置包括主控电路、激发电路、置于地线上方的电磁超声传感器、接收电路；所述电磁超声传感器包括电磁铁、发射线圈和接收线圈；

所述超声导波地线损伤检测装置检测所述地线的损伤股数包括：

所述主控电路控制激发电路给发射线圈施加脉冲串，并驱动电磁铁施加外磁场；

所述发射线圈在所述脉冲串和所述磁场的共同作用下发射超声波；

所述超声波传过所述地线时，若所述地线中存在断股，则所述超声波被反射回来形成反射波；

所述接收线圈接收所述反射波并产生电压信号；

所述主控电路经所述接收电路获取所述电压信号，并处理和分析所述电压信号以获取损伤股数。

本发明所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，根据所述损伤股数计算所述地线的应力根据以下公式计算：

${\mathrm{\σ}}_0=\frac{{\mathrm{gl}}^2}{8f_M\cos \mathrm{\β}}$

其中，σ₀表示当前地线的应力，单位为N/mm²；f_M为一档电线档距中央的最大弧垂，单位为m；g为当前地线的综合比载，g的数值根据地线的规格型号及实际运行工况下的载荷计算得到，单位为N/m.mm²；l为一档电线档距长度，单位为m；β为一档电线两个悬挂点的高差角，单位为°。

本发明所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，其中，综合比载g包括无冰有风时的综合比载g₆、有冰有风时的综合比载g₇，根据地线的规格型号及实际运行工况下的载荷计算得到综合比载g包括以下步骤：

(a)、计算地线的截面面积A，

A＝(x-y)*s

(b)、计算自重比载g₁、冰重比载g₂、垂直比载g₃,

$g_1=\frac{9.807G}{A}\×{10}^{-3},g_2=\frac{27.728b(d+b)}{A}\×{10}^{-3},$ g₃＝g₁+g₂

(c)、计算无冰时导线风压比载g₄、覆冰时风压比载g₅，

$g_4=0.613\mathrm{\αCd}\frac{v^2}{A}\×{10}^{-3},g_5=0.613\mathrm{\αC}(d+2b)\frac{v^2}{A}\×{10}^{-3}$

(d)、计算无冰有风时的综合比载g₆、有冰有风时的综合比载g₇，

$g_6=\sqrt{{g_1}^2+{g^2}_4},g_7=\sqrt{{g_3}^2+{g^2}_5}$

其中，s为地线中的每根线芯的面积，单位为mm²；x为地线完好无损时的股数；y为损伤股数；G为地线计算质量，单位为kg/km；b为覆冰厚度，单位为mm；d为地线计算直径，单位为mm；α为风速不均系数；C为风载体型系数；ν为设计风速，m/s。

实施本发明的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，具有以下有益效果：在执行悬空修复操作之前，首先对地线的应力进行测试，只有在地线的应力合格时，才执行修复操作，选取地线作为承重载体，修复时可以对地线或导线进行修复，这种方法确保了输电线路导地线在受损状态下开展修复作业的安全性，特别是在对导线进行修复时，即使发生正在修复作业的导线断线事故，也不会造成悬重于地线上的人员安全问题，确保了输电线路导地线在受损状态下开展修复作业的安全性。

进一步的，本发明中，地线的应力不仅仅考虑到地线内钢芯的断股股数对架空地线综合比载的影响，而且还兼顾电线档距、高差角、最大弧垂等主要计算参数，应力计算的可靠性更高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明高压输电线路导地线的受损修复控制方法的流程图；

图2是本发明高压输电线路导地线的受损修复控制方法中超声导波地线损伤检测装置的结构示意图；

图3是本发明高压输电线路导地线的受损修复控制方法中超声导波地线损伤检测装置检测所述地线的损伤股数的流程图；

图4是本发明高压输电线路导地线的受损修复控制方法中所述超声导波地线损伤检测装置检测所述地线的损伤股数的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，是本发明高压输电线路导地线的受损修复控制方法的流程图。

本发明的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，应用于35kV以上的架空输电线路，导地线包括地线和导线；所述方法包括：

S1、确定所述地线的应力，具体包括：

S11、检测所述地线的损伤股数；

S12、根据所述损伤股数计算所述地线的应力。

S2、判断所述地线的应力是否在安全阈值以内，如果所述地线的应力在安全阈值以内，则进入步骤S3；否则，所述地线的应力不在安全阈值以内，判定不能行悬空修复操作并结束。

S3、确定地线作为修复时承载修复人员以及修复工具荷重的承重载体，并执行地线或导线的悬空修复操作，根据受损程度决定采取作业人员携带作业工器具进入到受损部位对导线进行打磨、缠绕、补修管补修或者是预绞线补修和开断重接等办法进行处理以恢复其原有机械性能和强度。

由于在执行悬空修复操作之前，首先对地线的应力进行测试，只有在地线的应力合格时，才执行修复操作，选取地线作为承重载体，修复时可以对地线或导线进行修复，这种方法确保了输电线路导地线在受损状态下开展修复作业的安全性。

目前，在进行悬空修复操作时，一般是将移动滑车悬挂于待修复的导线或者地线上，通过一根保护绳穿过滑车后，一端系在作业人员身上，另一端由塔上作业人员控制配合施放，并根据作业人员位置不同进行长度调整，始终保证作业人员处于适当的张紧保护状态以保护作业人员不掉落地面。对于导线损伤股数的检测，部分情况下可以直接在地面上用望远镜查看损伤导线处外观，初步判定断股数量，但是这种人工肉眼判断损伤股数的方法不能保证其准确性，仍需要人员接近损伤部位观测判定。而地线的损伤股数可以利用超声导波地线损伤检测装置准确的检测出来，所以，本发明中无论修复对象是地线还是导线，都是直接选用地线作为修复时承载修复人员以及修复工具荷重的承重载体，因此，在对导线进行修复时，即使发生正在修复作业的导线断线事故，也不会造成悬重于地线上的人员安全问题，确保了输电线路导地线在受损状态下开展修复作业的安全性。

因此，优选的，检测所述地线的损伤股数采用置于地线上的超声导波地线损伤检测装置，例如，型号为OGW-W1架空地线超声导波装置。

参考图2，所述超声导波地线损伤检测装置包括：主控电路1、激发电路3、置于地线上方的电磁超声传感器2、接收电路4；其中，电磁超声传感器2包括电磁铁、发射线圈和接收线圈；

其中，所述激发电路3包括用于产生脉冲的信号生成电路31、将脉冲的电压幅值进行放大的驱动电路32、将脉冲功率进行放大以增加超声波强度的功率放大电路33、增加电声转换效率的阻抗匹配电路34。所述接收电路4包括将检测电压信号进行放大滤波处理的放大滤波电路41和A/D采集电路42；

参考图3，所述主控电路1包括型号为AT89S52的单片机U1；所述信号生成电路21包括用于设定脉冲频率的DDS芯片U2、低通滤波电路和用于设定脉冲相位和个数的模拟开关,模拟开关为MAX7064的CPLD，所述DDS芯片U2的型号为AD9851。驱动电路22为两个，每个均包括：NPN型的第一三极管Q1、NPN型的第二三极管Q2、PNP型的第三三极管Q3、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2。所述功率放大电路23包括N型的第一MOS管Q5、N型的第二MOS管Q5’、第一桥平衡电阻R3，第二桥平衡电阻R3’、第一桥臂电容C4、第二桥臂电容C4’、第一二极管D1、第二二极管D1’；所述阻抗匹配电路24包括变压器T1和第三电容C3。

结合上述图2、图3，在步骤S11中，将超声导波地线损伤检测装置置于待检测的地线上，超声导波地线损伤检测装置检测所述地线的损伤股数的方法为：

S111、所述主控电路1控制激发电路3给发射线圈施加脉冲串，并驱动电磁铁施加外磁场；

给发射线圈施加脉冲串的过程具体为：单片机U1发送控制信号至DDS芯片U2和模拟开关，DDS芯片U2按照设定脉冲频率发送脉冲信号经低通滤波电路后，再根据模拟开关设定的脉冲相位和个数，发送脉冲串至两个驱动电路22的第一三极管Q1，进行电压幅值的放大，在再经功率放大电路23将脉冲功率进行放大后经阻抗匹配电路24以增加电声转换效率，最后将脉冲串输出至发射线圈。

S112、所述发射线圈在所述脉冲串和所述磁场的共同作用下发射超声波；

S113、所述超声波传过所述地线时，若所述地线中存在断股，则所述超声波被反射回来形成反射波；

S114、所述接收线圈接收所述反射波并产生电压信号；

S115、所述主控电路1经所述接收电路4获取所述电压信号，并处理和分析所述电压信号以获取损伤股数。

通过该超声导波地线损伤检测装置可以客观准确的获取地线的损伤股数，紧接着进入步骤S2以根据获取的损伤股数确定地线的应力，具体为：

根据所述损伤股数计算所述地线的应力根据以下公式计算：

${\mathrm{\σ}}_0=\frac{{\mathrm{gl}}^2}{8f_M\cos \mathrm{\β}}$

其中，σ₀表示当前地线的应力，单位为N/mm²，f_M为一档电线档距中央的最大弧垂，单位为m，g为当前地线的综合比载，g的数值根据地线的规格型号及实际运行工况下的载荷计算得到，需对所述地线的截面重新进行校核，其单位为N/m.mm²，g的值与地线的截面相关，地线的截面为地线中所有非损失线芯的面积之和；l为一档电线档距长度，单位为m，β为一档电线两个悬挂点的高差角，单位为°，这些参数f_M、β、g可从线路设计或实地测量获得。

综合比载g包括无冰有风时的综合比载g₆、有冰有风时的综合比载g₇,下面详细阐述综合比载g的计算方法。假如地线完好无损时的股数为x，每根线芯的面积为s，超声导波地线损伤检测装置出来地线的损伤股数为y，则整跟地线当前的截面面积A＝(x-y)*s，作用在地线上的荷载有地线的自重、地线覆冰重和地线所受垂直于线路方向的水平风压。为便于分析计算，工程中用比载来计算地线的荷载。常用比载有七种，分垂直、水平、综合比载三类：

(1)垂直比载，包括：自重比载g₁、冰重比载g₂、垂直比载g₃

$g_1=\frac{9.807G}{A}\×{10}^{-3},g_2=\frac{27.728b(d+b)}{A}\×{10}^{-3},$ g₃＝g₁+g₂

式中，g₁、g₂、g₃的单位均为N/m.mm²；G为地线计算质量，单位为kg/km；A为地线的截面面积，单位为mm²；b为覆冰厚度，单位为mm；d为地线计算直径，单位为mm；

(2)水平比载，包括：无冰时导线风压比载g₄、覆冰时风压比载g₅

$g_4=0.613\mathrm{\αCd}\frac{v^2}{A}\×{10}^{-3},g_5=0.613\mathrm{\αC}(d+2b)\frac{v^2}{A}\×{10}^{-3}$

式中，g₄、g₅的单位均为N/m.mm²；α为风速不均系数；C为风载体型系数；d为地线计算直径，mm²；ν为设计风速，m/s；A为地线的截面面积，单位为mm²；

(3)综合比载，包括：无冰有风时的综合比载g₆、有冰有风时的综合比载g₇

$g_6=\sqrt{{g_1}^2+{g^2}_4},g_7=\sqrt{{g_3}^2+{g^2}_5}$

根据修复时的天气情况，选取无冰有风时的综合比载g₆或者有冰有风时的综合比载g₇作为需要的综合比载g计算出σ₀，判断该σ₀是否合格，如果电线完全拉断时的应力为σ_s，则一般认为σ₀≤σ_s/n为合格n为电线安全系数。可见，本发明中根据电线截面大小，同时考虑悬重前电线的运行应力及档距的情况确定应力，安全评判的可靠性更高。

综上所述，本发明在执行悬空修复操作之前，首先对地线的应力进行测试，只有在地线的应力合格时，才执行修复操作，选取地线作为承重载体，修复时可以对地线或导线进行修复，这种方法确保了输电线路导地线在受损状态下开展修复作业的安全性，特别是在对导线进行修复时，即使发生正在修复作业的导线断线事故，也不会造成悬重于地线上的作业人员高空坠落的安全问题，确保了输电线路导地线在受损状态下开展修复作业的安全性。进一步的，本发明中，地线的应力不仅仅考虑到地线内钢芯的断股股数对架空地线综合比载的影响，而且还兼顾电线档距、高差角、最大弧垂等主要计算参数，应力计算的可靠性更高。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种高压输电线路导地线的受损修复控制方法，应用于35kV以上的架空，所述导地线包括地线和导线，其特征在于，所述方法包括：

确定所述地线的应力；

判断所述地线的应力是否在安全阈值以内；

如果所述地线的应力在安全阈值以内，则确定地线作为修复时承载修复人员以及修复工具荷重的承重载体，并执行地线或导线的悬空修复操作。

2.根据权利要求1所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，其特征在于，确定所述地线的应力包括：

检测所述地线的损伤股数；

根据所述损伤股数计算所述地线的应力。

3.根据权利要求2所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，其特征在于，检测所述地线的损伤股数采用置于地线上的超声导波地线损伤检测装置。

4.根据权利要求3所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，其特征在于，所述超声导波地线损伤检测装置包括主控电路(1)、激发电路(3)、置于地线上方的电磁超声传感器(2)、接收电路(4)；所述电磁超声传感器(2)包括电磁铁、发射线圈和接收线圈；

所述超声导波地线损伤检测装置检测所述地线的损伤股数包括：

所述主控电路(1)控制激发电路(3)给发射线圈施加脉冲串，并驱动电磁铁施加外磁场；

所述发射线圈在所述脉冲串和所述磁场的共同作用下发射超声波；

所述超声波传过所述地线时，若所述地线中存在断股，则所述超声波被反射回来形成反射波；

所述接收线圈接收所述反射波并产生电压信号；

所述主控电路(1)经所述接收电路(4)获取所述电压信号，并处理和分析所述电压信号以获取损伤股数。

5.根据权利要求2所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，其特征在于，根据所述损伤股数计算所述地线的应力根据以下公式计算：

${\mathrm{\σ}}_0=\frac{{\mathrm{gl}}^2}{{8f}_M\cos \mathrm{\β}}$

其中，σ₀表示当前地线的应力，单位为N/mm2；f_M为一档电线档距中央的最大弧垂，单位为m；g为当前地线的综合比载，g的数值根据地线的规格型号及实际运行工况下的载荷计算得到，单位为N/m.mm²；l为一档电线档距长度，单位为m；β为一档电线两个悬挂点的高差角，单位为°。

6.根据权利要求5所述的高压输电线路导地线的受损修复控制方法，其特征在于，综合比载g包括无冰有风时的综合比载g₆、有冰有风时的综合比载g₇，根据地线的规格型号及实际运行工况下的载荷计算得到综合比载g包括以下步骤：

(a)、计算地线的截面面积A，

A＝(x-y)*s

(b)、计算自重比载g₁、冰重比载g₂、垂直比载g₃,

$g_1=\frac{9.807G}{A}\×{10}^{-3},g_2=\frac{27.728b(d+b)}{A}\×{10}^{-3},$ g₃＝g₁+g₂

(c)、计算无冰时导线风压比载g₄、覆冰时风压比载g₅，

$g_4=0.613\mathrm{\αCd}\frac{v^2}{A}\×{10}^{-3},g_5=0.613\mathrm{\αC}(d+2b)\frac{v^2}{A}\×{10}^{-3}$

(d)、计算无冰有风时的综合比载g₆、有冰有风时的综合比载g₇，

$g_6=\sqrt{{g_1}^2+{g^2}_4},g_7=\sqrt{{g_3}^2+{g^2}_5}$

其中，s为地线中的每根线芯的面积，单位为mm²；x为地线完好无损时的股数；y为损伤股数；G为地线计算质量，单位为kg/km；b为覆冰厚度，单位为mm；d为地线计算直径，单位为mm；α为风速不均系数；C为风载体型系数；ν为设计风速，m/s。