CN106248022A - 输电线路覆冰厚度监测系统及其监测方法 - Google Patents

输电线路覆冰厚度监测系统及其监测方法 Download PDF

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赵亚宁
尹世有
王志利
王天正
姜敏
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Abstract

本发明公开了一种输电线路覆冰厚度监测系统及其监测方法，解决了现有技术存在的覆冰厚度监测数据不准确的技术问题。包括在输电铁塔（1）的横担（2）上设置有拉力传感器（3），在拉力传感器（3）的下端连接有悬垂绝缘子串（5），在悬垂绝缘子串（5）的下端连接有输电导线（6），在拉力传感器（3）与悬垂绝缘子串（5）的连接处设置有双轴倾角传感器（4），在横担（2）的线路外导线侧安装端设置有风速传感器（7），在横担（2）的顶端设置有微气象传感器（8），拉力传感器（3）、双轴倾角传感器（4）、风速传感器（7）和微气象传感器（8）分别与工业控制机（9）电连接。有效提高了覆冰在线监测系统的实用性。

Description

输电线路覆冰厚度监测系统及其监测方法
技术领域
本发明涉及一种输电线路覆冰厚度监测系统，特别涉及一种考虑垂直风载荷的输电线路覆冰厚度监测系统及其监测方法。
背景技术
随着输电线路在线监测技术的发展，大量输电导线覆冰在线监测装置应用而生，其原理主要在直线塔上安装拉力传感器，用以代替悬垂绝缘子串上方的球头挂环，当导线覆冰后拉力传感器荷载发生变化，从而推算出导线的覆冰厚度。推算公式如下：
；
以上等式中各参数的含义为：Di为等值覆冰厚度，T当前拉力值，θ当前悬垂绝缘子串与竖直方向之间的夹角，s为垂直档距内线路长度，ρd为导线线密度，g为重力加速度，ρb为覆冰密度，Rc为导线直径。该等式是现有输电导线覆冰在线监测的受力计算公式，该等式只在垂直方向力学分析中，考虑了导线拉力及导线自重问题。根据输电线路运行经验可知，容易覆冰的输电线路往往处于山区，这些地区受微地形影响，输电导线通常会受到风载荷的垂直风量的影响，而现有的覆冰厚度的计算方法却忽略了该分量的影响，导致了覆冰厚度监测数据不准确。
发明内容
本发明提供了一种输电线路覆冰厚度监测系统，解决了现有技术存在的覆冰厚度监测数据不准确的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种输电线路覆冰厚度监测系统，包括工业控制机、输电铁塔、悬垂绝缘子串和输电导线，在输电铁塔的横担上设置有拉力传感器，在拉力传感器的下端连接有悬垂绝缘子串，在悬垂绝缘子串的下端连接有输电导线，在拉力传感器与悬垂绝缘子串的连接处设置有双轴倾角传感器，在横担的线路外导线侧安装端设置有风速传感器，在横担的顶端设置有微气象传感器，拉力传感器、双轴倾角传感器、风速传感器和微气象传感器分别与工业控制机电连接在一起。
在工业控制机上连接有报警器。
一种输电线路覆冰厚度监测方法，包括以下步骤：
第一步、在拉力传感器与悬垂绝缘子串的连接处设置双轴倾角传感器，在横担的线路外导线侧安装端设置风速传感器，在横担的顶端设置微气象传感器，拉力传感器、双轴倾角传感器、风速传感器和微气象传感器分别与工业控制机电连接在一起；
第二步、获取以下参数：输电导线覆冰前的导线直径Rc、风速传感器监测到的垂直风速v和风载荷体型系数c（c=1.2），代入以下公式计算垂直风载荷分量Fen：
；
第三步、获取以下参数：输电导线覆冰前的导线直径Rc、输电线路垂直档距内导线长度S、覆冰密度ρb（ρb=0.9g/cm3）、输电导线的导线线密度ρd、重力加速度g (g=9.8g/cm3)，双轴倾角传感器测量得到的悬垂绝缘子串与上下竖直方向的夹角θ，并与第二步计算得到的垂直风载荷分量Fen，代入以下公式计算得到输电导线的覆冰厚度Di，
。
当微气象传感器测得：输电铁塔的环境温度为零下4度到零上2度，环境湿度等于或大于85%，水平风速为每秒2-10米，并持续1小时以上时，工业控制机将通过报警器发出预警信号。
本发明专利充分考虑了风载荷垂直分量对导线覆冰厚度监控的影响，同时，利用微气象监测数据对导线覆冰趋势进行分析，有效提高了覆冰在线监测系统的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种输电线路覆冰厚度监测系统，包括工业控制机9、输电铁塔1、悬垂绝缘子串5和输电导线6，在输电铁塔1的横担2上设置有拉力传感器3，在拉力传感器3的下端连接有悬垂绝缘子串5，在悬垂绝缘子串5的下端连接有输电导线6，在拉力传感器3与悬垂绝缘子串5的连接处设置有双轴倾角传感器4，双轴倾角传感器4主要测量悬垂绝缘子串与竖直方向的夹角θ。在横担2的线路外导线侧安装端设置有风速传感器7，风速传感器7应能测得垂直于地面的风速大小，在横担2的顶端设置有微气象传感器8，微气象传感器8测得平行于地面的风速、风向、湿度和温度，拉力传感器3、双轴倾角传感器4、风速传感器7和微气象传感器8分别与工业控制机9电连接在一起。
在工业控制机9上连接有报警器。
一种输电线路覆冰厚度监测方法，包括以下步骤：
第一步、在拉力传感器3与悬垂绝缘子串5的连接处设置双轴倾角传感器4，在横担2的线路外导线侧安装端设置风速传感器7，在横担2的顶端设置微气象传感器8，拉力传感器3、双轴倾角传感器4、风速传感器7和微气象传感器8分别与工业控制机9电连接在一起；
第二步、获取以下参数：输电导线6覆冰前的导线直径Rc、风速传感器7监测到的垂直风速v和风载荷体型系数c（c=1.2），代入以下公式计算垂直风载荷分量Fen：
；
第三步、获取以下参数：输电导线6覆冰前的导线直径Rc、输电线路垂直档距内导线长度S、覆冰密度ρb（ρb=0.9g/cm3）、输电导线6的导线线密度ρd、重力加速度g(g=9.8g/cm3)，双轴倾角传感器4测量得到的悬垂绝缘子串5与上下竖直方向的夹角θ，并与第二步计算得到的垂直风载荷分量Fen，代入以下公式计算得到输电导线6的覆冰厚度Di：
。
当微气象传感器8测得：输电铁塔1的环境温度为零下4度到零上2度，环境湿度等于或大于85%，水平风速为每秒2-10米，并持续1小时以上时，工业控制机9将通过报警器发出预警信号。
本发明在直线塔上增加了风速传感器，能准确测量出输电线路上的风载荷垂直分量，重新修正现有覆冰厚度在线监测系统公式。同时，增加微气象监测装置对覆冰厚度发展趋势进行及时分析预警。

Claims (4)

1.一种输电线路覆冰厚度监测系统，包括工业控制机（9）、输电铁塔（1）、悬垂绝缘子串（5）和输电导线（6），在输电铁塔（1）的横担（2）上设置有拉力传感器（3），在拉力传感器（3）的下端连接有悬垂绝缘子串（5），在悬垂绝缘子串（5）的下端连接有输电导线（6），其特征在于，在拉力传感器（3）与悬垂绝缘子串（5）的连接处设置有双轴倾角传感器（4），在横担（2）的线路外导线侧安装端设置有风速传感器（7），在横担（2）的顶端设置有微气象传感器（8），拉力传感器（3）、双轴倾角传感器（4）、风速传感器（7）和微气象传感器（8）分别与工业控制机（9）电连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰厚度监测系统，其特征在于，在工业控制机（9）上连接有报警器。
3.一种输电线路覆冰厚度监测方法，包括以下步骤：
第一步、在拉力传感器（3）与悬垂绝缘子串（5）的连接处设置双轴倾角传感器（4），在横担（2）的线路外导线侧安装端设置风速传感器（7），在横担（2）的顶端设置微气象传感器（8），拉力传感器（3）、双轴倾角传感器（4）、风速传感器（7）和微气象传感器（8）分别与工业控制机（9）电连接在一起；
第二步、获取以下参数：输电导线（6）覆冰前的导线直径Rc、风速传感器（7）监测到的垂直风速v和风载荷体型系数c（c=1.2），代入以下公式计算垂直风载荷分量Fen：
；
第三步、获取以下参数：输电导线（6）覆冰前的导线直径Rc、输电线路垂直档距内导线长度S、覆冰密度ρb（ρb=0.9g/cm3）、输电导线（6）的导线线密度ρd、重力加速度g(g=9.8g/cm3)，双轴倾角传感器4测量得到的悬垂绝缘子串（5）与上下竖直方向的夹角θ，并与第二步计算得到的垂直风载荷分量Fen，代入以下公式计算得到输电导线（6）的覆冰厚度Di：
。
4.根据权利要求3所述的一种输电线路覆冰厚度准确监测方法，其特征在于，当微气象传感器（8）测得：输电铁塔（1）的环境温度为零下4度到零上2度，环境湿度等于或大于85%，水平风速为每秒2-10米，并持续1小时以上时，工业控制机（9）将通过报警器发出预警信号。
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