CN106990310B - 架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置，其中，架空输电导线容量特性监测系统，包括微气象测试装置和系统主站；还包括架设在输电线路杆塔之间的若干组测试回路；测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线、分别设于各待测导线上的数据采集设备以及设于任一待测导线上的电流测试装置；通过本发明可以研究比较多组测试回路中不同种导线弧垂特性以及迁移点温度。本发明通过大电流发生器和电流测试装置产生可控的大电流实现对导线温度的精确控制，因此本发明可以在大范围变化的电流下获得导线的温度弧垂关系曲线，并进一步准确判定导线的迁移点温度。本发明适用于各种架空线容量特性的监测。
Description
技术领域
本发明涉及高电压设备技术领域，特别是涉及一种架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置。
背景技术
增容导线是在架空输电线路上使用的特种导线，它是在提高使用温度等级、并具有同等导体截面积的情况下，相对于传统的钢芯铝绞线能输送更多电能的若干类导线的总称。迄今为止，世界上已有多种新型线种出现，概括起来可分为两大类：一类是增加导线的输送容量，导线的温度提高，但作为导电部分的材料其强度不降低，仍保持着常温下相接近的总拉断力，如耐热铝合金作导体的系列导线；另一类，则着重于利用新型加强芯材料线膨胀系数小的特性，在导线高温运行条件下，导线总的力学性能则由承力的芯部承担，即使在导线载流增加，导线温度提高以后，导线的运行仍是安全的，如碳纤维复合芯材料和殷钢芯材料作为加强芯的系列导线。
尽管国内相关机构对新型导线进行了大量的研究，并有众多的工程应用，积累了不少设计、生产、施工及运维方面的经验教训。由于在实际线路测试其特性的难度与费用高昂，现在绝大数在试验室进行。实验室进行试验时会截取一定长度的绞线试样(受实验室条件限制，一般为50m或100m)，然后将试样放置于实验室测试系统中进行测试。
在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统测试技术不能很好的满足实际输电线路的运行需要。因为在实际输电线的架设环境复杂多变而且导线安装情况也千差万别，只是简单的采用试验室中的导线容量特性数据去指导实际线路的安装运行存在很大的局限性，会对输电线路设计施工带来很大问题，例如，试验室导线长度较短，不能完全反映运行线路导线的实际弧垂变化情况。传统测试方法对导线的容量特性测试存在明显不足。
发明内容
基于此，有必要针对传统新型导线的测试技术不能适用于实际运行中的输电线路的问题，提供一种架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置。
为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种架空输电导线容量特性监测系统，包括微气象测试装置和系统主站；还包括架设在输电线路杆塔之间的若干组测试回路；测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线、分别设于各待测导线上的数据采集设备以及设于任一待测导线上的电流测试装置；
微气象测试装置采集输电线路实际运行的环境参数，并将环境参数传输给系统主站；系统主站根据环境参数，得到载流量参考值；载流量参考值为系统主站控制大电流发生器向测试回路加载电流的依据；
在大电流发生器加载电流时，电流测试装置实时采集测试回路的电流数据，并将电流数据传输给系统主站；系统主站根据电流数据实时校正大电流发生器实际加载的电流值；系统主站接收数据采集设备实时传输的采集数据，并对采集数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据；其中，采集数据包括待测导线的温度数据、弧垂数据以及应变数据；容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
一方面，本发明实施例提供了一种架空输电导线容量特性测试方法，包括以下步骤：
微气象测试装置获取输电线路实际运行的环境参数；系统主站根据环境参数，得到载流量参考值；
系统主站根据载流量参考值和预设的加载规则，控制大电流发生器向测试回路逐步加载电流，并接收数据采集设备采集的逐步加载电流过程中待测导线的电流数据、温度数据、弧垂数据以及应变数据；预设的加载规则包括根据电流数据调整加载电流的电流值大小以及在待测导线的温度达到预设温度时，保持以当前电流值加载电流至预设时间；
系统主站对温度数据、弧垂数据以及应变数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据；容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
另一方面，本发明实施例还提供了一种架空输电导线容量特性测试装置，包括：
环境参数获取单元，用于获取输电线路实际运行的环境参数；
加载电流控制单元，用于根据环境参数，得到载流量参考值；根据载流量参考值和预设的加载规则，控制大电流发生器向测试回路逐步加载电流；预设的加载规则包括根据电流数据调整加载电流的电流值大小以及在待测导线的温度达到预设温度时，保持以当前电流值加载电流至预设时间；
数据采集单元，用于采集逐步加载电流过程中待测导线的电流数据、温度数据、弧垂数据以及应变数据；
数据处理单元，用于对温度数据、弧垂数据以及应变数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据；容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
本发明具有如下优点和有益效果：
本发明架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置，利用大档距(例如200m)真型塔(即杆塔)搭建监测系统，模拟实际线路段(即在输电线路实际运行情况下)研究架空线路导线容量特性；通过本发明可以研究比较多组测试回路中不同种导线弧垂特性以及迁移点温度。在待测导线上安装数据采集设备，实时测量导线中流通的电流、实时温度、导线弧垂以及应变，采集设备可以将数据传输给系统主站，系统主站中的服务器按照程序自动对数据进行分类处理；同时，经过一定时间的数据收集，系统可以比较精确的反映导线的容量特性；本发明通过大电流发生器和电流测试装置产生可控的大电流实现对导线温度的精确控制，因此本发明可以在大范围变化的电流下获得导线的温度弧垂关系曲线，并进一步准确判定导线的迁移点温度。本发明适用于各种架空线容量特性的监测。
附图说明
图1为本发明架空输电导线容量特性监测系统实施例1的结构示意图；
图2为本发明架空输电导线容量特性监测系统实施例2的结构示意图；
图3为本发明架空输电导线容量特性监测系统中系统主站的结构示意图；
图4为本发明架空输电导线容量特性测试方法实施例1的流程示意图；
图5为本发明架空输电导线容量特性测试装置实施例1的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置的具体应用场景说明：
在实际输电线的架设环境复杂多变而且导线安装情况也千差万别，只是简单的采用试验室中的导线容量特性数据去指导实际线路的安装运行存在很大的局限性，会对输电线路设计施工带来很大的问题。例如，实验室导线长度较短(仅为50m或100m)，试验不能完全反映运行线路的导线实际弧垂变化情况。
基于本发明架空输电导线容量特性监测系统、测试方法及装置的技术方案，可以构建能够模拟实际线路段运行的监测和测试平台，对实际运行中的多条待测导线(待测导线的种类不同)同时进行架空线路弧垂特性以及迁移点温度的特性研究，即在模拟输电线路实际运行情况下，测试其弧垂与温度的关系。进一步的，本发明通过大电流发生器和电流测试装置产生可控的大电流实现对导线温度的精确控制，进一步提高对待测导线容量特性测试的准确性。
本发明架空输电导线容量特性监测系统实施例1：
为了解决传统新型导线的测试技术不能适用于实际运行中的输电线路的问题，本发明提供了一种架空输电导线容量特性监测系统实施例1；图1为本发明架空输电导线容量特性监测系统实施例1的结构示意图；如图1所示，可以包括微气象测试装置110和系统主站120；还包括架设在输电线路杆塔之间、连接大电流发生器的若干组测试回路；测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线1和2、分别设于各待测导线上的数据采集设备130以及设于任一待测导线上的电流测试装置140；
微气象测试装置110采集输电线路实际运行的环境参数，并将环境参数传输给系统主站120；系统主站120根据环境参数，得到载流量参考值；载流量参考值为系统主站控制大电流发生器向测试回路加载电流的依据；
在大电流发生器加载电流时，电流测试装置140实时采集测试回路的电流数据，并将电流数据传输给系统主站120；系统主站120根据电流数据实时校正大电流发生器实际加载的电流值；系统主站120接收数据采集设备130实时测量的待测导线的采集数据，并对采集数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据；其中，采集数据包括待测导线的温度数据、弧垂数据以及应变数据；容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
具体而言，本发明可以模拟实际线路段进行架空线路弧垂特性以及迁移点温度的特性研究，即在模拟输电线路实际运行情况下，测试其弧垂与温度的关系。本发明通过供电电源供电，通过铺设于电缆沟内的供电电缆实现大电流发生器对供电电源的取电，真型塔上假设待测的各测试回路；优选的，测试回路包括两根待测导线，在其中一根导线靠近真型塔的一端安装一套电流测试装置用于测量回路中的电流值，需要说明的是电流测试装置可以安装在靠近杆塔的任何一侧；因为电流测试装置本身也存在一定的自重，如果安装在靠近档距中央的位置可能会对弧垂的测量造成一定的影响；
图1中，对于其它两组测试回路，没有具体画出每组测试回路对应的大电流发生器等设备(即图1中的“……”)，本领域技术人员可以明确在实际操作中，可以依照本发明连接相应的设备，进行容量特性的监测。
通过本发明可以研究比较多组测试回路中不同种导线弧垂特性以及迁移点温度。在待测导线上安装数据采集设备，实时测量导线中流通的电流、实时温度、导线弧垂以及应变，采集设备可以将数据传输给系统主站，系统主站中的服务器按照程序自动对数据进行分类处理；同时，经过一定时间的数据收集，系统可以比较精确的反映导线的容量特性；本发明通过大电流发生器和电流测试装置产生可控的大电流实现对导线温度的精确控制，因此本发明可以在大范围变化的电流下获得导线的温度弧垂关系曲线，并进一步准确判定导线的迁移点温度。本发明适用于各种架空线容量特性的监测。
在一个具体的实施例中，图2为本发明架空输电导线容量特性监测系统实施例2的结构示意图；如图2所示，本发明架空输电导线容量特性监测系统实施例2可以包括应变测试装置101、应变测试装置201，待测导线1、待测导线2，弧垂测试装置201、弧垂测试装置202，温度测试装置103、温度测试装置203，电流测试装置204，大电流发生器连接到导线的铜排3，大电流发生器4，从供电变压器取电到大电流发生器装置电缆5，供电电源6。
优选的，测试回路的数量为一组；两条待测导线分别为第一待测导线1和第二待测导线2；
第一待测导线1的第一端通过引流线连接第二待测导线2的第一端；大电流发生器4的输出端分别通过铜排连接第一待测导线的第二端、第二待测导线的第二端；
需要说明的是，第一端为待测导线远离大电流发生器4的一端，第二端为待测导线靠近大电流发生器4的一端。
具体而言，可以在35kV(千伏)杆塔上，将远离大电流发生器装置一端两根试验导线通过引流线相连接，靠近装置一端2根试验导线通过引流线分别连接2根铜排，铜排与大电流发生器连接，实现实验回路的搭建。
优选的，本发明可以利用容量1250kVA(千伏安)，三相380V/1800A功率50Hz(赫兹)的供电电源供电，通过铺设于电缆沟内的供电电缆实现大电流发生器对供电电源的取电，大电流发生器的额定交流输出和额定直流输出各为3kA(千安培)，大电流发生器的输出端通过2根×30米规格为10*100mm2铜排连接到被测导线上；
进一步的，铜排截面大，散热特性好，成本比电缆低，而且铜排机械性能好，便于安装以及与支路的连接。
在一个具体的实施例中，电流测试装置包括电流互感器和第一数据传输器；
电流互感器用于给电流测试装置供电，并实时采集电流数据；第一数据传输器用于将电流数据无线传输给系统主站。
具体而言，在构建能够模拟实际线路段运行的监测和测试平台的过程中，电流测试装置一方面可以克服大电流发生器显示的输出电流不够精确的问题，另一方面电流测试装置采集的电流数据可以指导在加载电流过程中，精确控制大电流发生器的电流加载量，同时在电流加载结束后，可以根据电流数据根计算导线弧垂的理论值作为试验参考，确认本次容量特性测试的结果是否准确。基于以上方案，使得本发明可以利用大电流发生器产生可控的大电流实现对导线的温度控制，当平台导线测试回路≤460m，回路电阻≤0.06Ω时，导线温升150℃≤30min；
电流测试装置可以由子母球构成(如图2所示，左边是母球右边是子球)，子母球都通过感应的方式从被监测线路上获取工作电源，母球中装有电流互感器用于实时采集导线中的电流数据，电流数据通过母球与子球之间的连接线传递到子球，子球将电流信号经过处理后加载到WiFi信号中供通讯服务器接收(通讯服务器为系统主站的数据通讯服务器)，电流测试装置可以实时测量导线中的电流，由于直接架设在输电线上受外界干扰小测量更加精确，铁芯磁导率高不易饱和可以准确测量导线中流通的大电流。
其中，电流测试装置可以采用利用电磁感应原理的电流互感器感应高压侧的电流来获取电能；或通过其它高压感应取电装置获取电能，其中，高压感应取电装置可以利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能，为安装在附近的电气设备提供稳定的电源。能保证负载设备的长期稳定供电，适合作为高压输电导线上在线检测、监控、巡检、防盗等电气设备的电源供给装置。
此外，电流测试装置还可以通过智能电源控制器在较宽的电流范围内实现稳定供电。
在一个具体的实施例中，数据采集设备包括应变测试装置、弧垂测试装置和温度测试装置；
弧垂测试装置设于待测导线的档距中央；应变测试装置、温度测试装置分别按照预设距离设于弧垂测试装置两侧。
具体而言，应变测试装置101、201，弧垂测试装置102、202，温度测试装置103、电流测试装置204均可采用单元式全封闭嵌入式结构，易于安装，装置具备防雷、防锈、防腐措施，能适应海洋区气候可以满足户外试验的需要，本实例中采用的装置重量约为2.8kg(千克)，装置直径约为190mm(毫米)。各测试装置可以采用感应方式从被监测线路上获取工作电源，免维护，运行可靠。为了保持测试装置之间不要过于接近，可以通过设置预设距离(大于等于190mm即一个装置球体的直径)来约束各测试装置的安装位置。
进一步的，为了实现同时进行两种不同导线容量特性的研究比较。本发明在导线靠近杆塔的一端安装应变测试装置101、201，装置内部采用光栅光纤传感器用于实时监测两根导线发生的应变，应变监测数据加载到WiFi信号中供通讯服务器接收。在导线的档距中央安装弧垂测试装置102、202，装置采用倾角法的测量原理，通过激光测量实时测量导线对地距离，可以保证足够的测量范围和精度，监测到的导线弧垂数据加载到WiFi信号中供通讯服务器接收。在靠近杆塔的另一侧安装温度测试装置103、203，装置选用铂电阻传感器来满足测量范围内的测量精度，监测到的导线温度数据加载到WiFi信号中供通讯服务器接收。
同时，在其中一根导线上安装电流在线监测装置204用来实时监测导线中的电流，电流测试装置可以由子母球构成，子母球都通过感应的方式从被监测线路上获取工作电源，母球中装有电流互感器用于实时采集导线中的电流数据，电流数据通过母球与子球之间的连接线传递到子球，子球将传递来的电流信号经过处理后加载到WiFi信号中供通讯服务器接收。
为了进一步说明本发明架空输电导线容量特性监测系统中的数据处理过程，特对系统主站的结果进行具体说明，图3为本发明架空输电导线容量特性监测系统中系统主站的结构示意图，如图3所示，系统主站可以包括依次连接的通讯服务器、网络隔离器、应用服务器，进一步的可以包括根据应用服务器传输来的数据进行相应数据处理的应用客户端、WEB服务器、管理工作站以及监测数据存储服务器。
其中，通讯服务器用于实时接收各测试装置传输的采集数据；而当信号经过远距离传输后，线路的阻抗将会使信号不断减弱，造成网络中断时，网络隔离器可在信号传输过程中将其过滤(消除干扰)并放大，从而大大增强网络的覆盖范围及信号传输距离。应用服务器用于对采集数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据。
在一个具体的实施例中，弧垂测试装置包括激光测距传感器、第一高压感应取电器和第二数据传输器；第一高压感应取电器用于给激光测距传感器和第二数据传输器供电；激光测距传感器用于实时采集待测导线对地距离，由弧垂测试装置根据倾角法和对地距离获取弧垂数据；第二数据传输器用于将弧垂数据无线传输给系统主站；
应变测试装置包括光栅光纤传感器、第二高压感应取电器和第三数据传输器；第二高压感应取电器用于给光栅光纤传感器和第三数据传输器供电；光栅光纤传感器用于实时采集待测导线的应变数据；第三数据传输器用于将应变数据无线传输给系统主站；
温度测试装置包括铂电阻温度传感器、第三高压感应取电装置和第四数据传输器；第三高压感应取电器用于给铂电阻温度传感器和第四数据传输器供电；铂电阻温度传感器用于实时采集待测导线的温度数据；第四数据传输器用于将温度无线传输给系统主站。
具体而言，温度传感器采用铂电阻温度传感器可以精确的测量导线的实时温度，装置的导线温度测量最大有效值应大于180℃；弧垂监测装置采用倾角法的测距原理，通过激光测距传感器实时测量导线对地距离，保证了装置足够的测量范围和精度。应变测试装置，可以实时测量装置内两个固定在一段导线上的端子之间的长度，通过激光进行测距精确度可以达到微米级别，而且测量速度快可以实时反映导线的应变。
本发明架空输电导线容量特性监测系统，利用大档距真型塔(即杆塔)搭建监测系统，模拟实际线路段(即在输电线路实际运行情况下)研究架空线路导线容量特性；通过本发明可以研究比较多组测试回路中不同种导线弧垂特性以及迁移点温度。在待测导线上安装数据采集设备，实时测量导线中流通的电流、实时温度、导线弧垂以及应变，采集设备可以将数据传输给系统主站，系统主站中的服务器按照程序自动对数据进行分类处理；同时，经过一定时间的数据收集，系统可以比较精确的反映导线的容量特性；本发明通过大电流发生器和电流测试装置产生可控的大电流实现对导线温度的精确控制，因此本发明可以在大范围变化的电流下获得导线的温度弧垂关系曲线，并进一步准确判定导线的迁移点温度。本发明适用于各种架空线容量特性的监测。
本发明架空输电导线容量特性测试方法实施例1：
基于以上架空输电导线容量特性监测系统各实施例的技术方案，同时为了解决传统新型导线的测试技术不能适用于实际运行中的输电线路的问题，本发明还提供了一种架空输电导线容量特性测试方法实施例1；图4为本发明架空输电导线容量特性测试方法实施例1的流程示意图；如图4所示，可以包括以下步骤：
步骤S410：微气象测试装置获取输电线路实际运行的环境参数，系统主站根据环境参数，得到载流量参考值；
步骤S420：系统主站根据载流量参考值和预设的加载规则，控制大电流发生器向测试回路逐步加载电流；预设的加载规则包括根据电流数据调整加载电流的电流值大小以及在待测导线的温度达到预设温度时，保持以当前电流值加载电流至预设时间；
步骤S430：数据采集设备实时采集逐步加载电流过程中待测导线的电流数据、温度数据、弧垂数据以及应变数据；
步骤S440：系统主站对温度数据、弧垂数据以及应变数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据；容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
优选的，环境参数可以包括环境温度、风速、日照强度。
具体而言，通过本发明的架空输电导线容量特性监测系统进行测试的过程可以为：加载电流前测量并记录环境温度、风速、日照强度、导线温度和弧垂，根据环境条件计算出导线加载计算载流量参考值。根据加载计算载流量参考值，逐步加载电流。并实时记录导线温度和弧垂。当导线温度达到整数倍左右时，保持加载电流不变，保持10分钟左右。根据大电流发生器的实际输出电流，确定加载的最大的电流。记录此时导线的最大温度和弧垂。试验结束后，将电流降至0。在线监测设备将实时记录试验过程中数据。根据在线监测设备提供的实时数据，系统主站绘制导线温度—弧垂曲线图和导线电流-弧垂曲线图。
在通过本发明架空输电导线容量特性监测系统完成测试后，输电线路继续正常通电运行，监测装置采集的数据加载到WiFi信号上供系统主站的通讯服务器接收，通讯服务器将接收到的数据上传到应用服务器；
此外，由于本发明中弧垂测量采用激光测距，测试过程中导线由于风及其他外界作用，会导致在线监测设备产生扭转，进而影响实际的弧垂，因此对于弧垂异常点需要进行进一步的数据处理，例如去掉弧垂数据中明显有偏差的数据。
在一个具体的实施例中，系统主站对温度数据、弧垂数据以及应变数据进行分类处理，得到温度弧垂关系曲线的步骤包括：
基于以下公式，根据应变数据得到导线弧垂值：
其中，ε为应变数据，E为待测导线的弹性模量，σn为应力，γn为在环境参数下待测导线的比载，l为待测导线的档距，fn为导线弧垂值；
根据温度数据中同一温度对应的弧垂数据、导线弧垂值，通过最小二乘法拟合生成弧垂拟合值；
根据弧垂拟合值和温度数据，得到温度弧垂关系曲线。
具体而言，系统主站的应用服务器可以按照预设程序自动对数据进行分类处理，其中导线的温度和对应的弧垂数据按照时间顺序存放于温度弧垂数据库中，同时根据导线产生的应变计算出来的导线弧垂与此时对应的温度按照时间顺序存放于另一个数据库中。然后服务器会将数据库中相同温度下对应的不同弧垂值(不同弧垂值可以包括1、根据导线产生的应变计算出来的导线弧垂；2、弧垂监测装置实时测量的导线弧垂)按照最小二乘法拟合成一个弧垂值，根据系统监测到的导线温度变化范围绘制出导线温度弧垂变化曲线，通过导线的温度弧垂关系曲线判定导线的迁移点温度。
在一个具体的实施例中，还可以包括步骤：
系统主站根据温度数据获取待测导线的温度变化范围，在温度变化范围超过预设范围时，根据温度弧垂关系曲线，获取待测导线的迁移点温度。
具体而言，一般各种导线的迁移点温度是不同的，而且有些导线不存在迁移点温度；为了反映导线的迁移点温度，本发明在测试时通过控制加载的电流来控制温度的变化范围，本发明中加载电流极限值为3000A(安培)，如果加载到电流极限值还不存在迁移点，可以认为该待测导线不存在迁移点温度；如果导线存在迁移点温度，可以通过导线的温度弧垂关系曲线判定导线的迁移点温度。
进一步的，当导线运行温度上升时，由于导线导电体部分和承力芯部分伸缩程度不一致，从而使得导线存在一个应力由导电体向承力芯转移的过程，当导体处于迁移点温度时，导电体完全不受力。以此为判据，根据导线的温度弧垂曲线，在迁移点之前导线弧垂会随着导线温度升高迅速增加，迁移点温度之后导线弧垂增加速度变得缓慢。
本发明架空输电导线容量特性测试方法，利用大档距真型塔(即杆塔)搭建的监测系统，模拟实际线路段(即在输电线路实际运行情况下)研究架空线路导线容量特性；通过本发明的测试方法可以研究比较多组测试回路中不同种导线弧垂特性以及迁移点温度。本发明可以在大范围变化的电流下获得导线的温度弧垂关系曲线，并进一步准确判定导线的迁移点温度，适用于各种架空线容量特性的测试。
本发明架空输电导线容量特性测试装置实施例1：
基于以上架空输电导线容量特性测试方法的技术方案，同时为了解决传统新型导线的测试技术不能适用于实际运行中的输电线路的问题，本发明还提供了一种架空输电导线容量特性测试装置实施例1；图5为本发明架空输电导线容量特性测试装置实施例1的结构示意图，如图5所示，可以包括：
环境参数获取单元510，用于获取输电线路实际运行的环境参数；
加载电流控制单元520，用于根据环境参数，得到载流量参考值；根据载流量参考值和预设的加载规则，控制大电流发生器向测试回路逐步加载电流；预设的加载规则包括根据电流数据调整加载电流的电流值大小以及在待测导线的温度达到预设温度时，保持以当前电流值加载电流至预设时间；
数据采集单元530，用于采集逐步加载电流过程中待测导线的电流数据、温度数据、弧垂数据以及应变数据；
数据处理单元540，用于对温度数据、弧垂数据以及应变数据进行分类处理，得到待测导线的容量特性数据；容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
需要说明的是，本发明架空输电导线容量特性测试装置实施例1可以对应实现架空输电导线容量特性测试方法中的各方法步骤，此处不再重复赘述。
本发明架空输电导线容量特性测试装置，利用大档距真型塔(即杆塔)搭建的监测系统，模拟实际线路段(即在输电线路实际运行情况下)研究架空线路导线容量特性；通过本发明的测试方法可以研究比较多组测试回路中不同种导线弧垂特性以及迁移点温度。本发明可以在大范围变化的电流下获得导线的温度弧垂关系曲线，并进一步准确判定导线的迁移点温度，适用于各种架空线容量特性的测试。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括以上方法所述的步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种架空输电导线容量特性监测系统，其特征在于，包括微气象测试装置和系统主站；还包括架设在输电线路杆塔之间的若干组测试回路；所述测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线、分别设于各所述待测导线上的数据采集设备以及设于任一所述待测导线的一端上的电流测试装置；
所述微气象测试装置采集输电线路实际运行的环境参数，并将所述环境参数传输给所述系统主站；所述系统主站根据所述环境参数，得到载流量参考值；所述载流量参考值和预设的加载规则为所述系统主站控制所述大电流发生器向所述测试回路加载电流的依据；所述加载规则包括根据所述电流测试装置实时采集所述测试回路的电流数据调整加载电流的电流值大小以及在待测导线的温度达到预设温度时，保持以当前电流值加载电流至预设时间；
在所述大电流发生器加载电流时，所述电流测试装置实时采集所述测试回路的电流数据，并将所述电流数据传输给所述系统主站；所述系统主站根据所述电流数据实时校正所述大电流发生器实际加载的电流值；所述系统主站接收所述数据采集设备实时传输的采集数据，并对所述采集数据进行分类处理，得到所述待测导线的容量特性数据；其中，所述采集数据包括所述待测导线的温度数据、弧垂数据以及应变数据；所述容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
2.根据权利要求1所述的架空输电导线容量特性监测系统，其特征在于，所述两条待测导线分别为第一待测导线和第二待测导线；
所述第一待测导线的第一端通过引流线连接所述第二待测导线的第一端；所述大电流发生器的输出端分别通过铜排连接所述第一待测导线的第二端、所述第二待测导线的第二端。
3.根据权利要求1或2所述的架空输电导线容量特性监测系统，其特征在于，所述电流测试装置包括电流互感器和第一数据传输器；
所述电流互感器用于给所述电流测试装置供电，并实时采集所述电流数据；所述第一数据传输器用于将所述电流数据无线传输给所述系统主站。
4.根据权利要求3所述的架空输电导线容量特性监测系统，其特征在于，所述数据采集设备包括应变测试装置、弧垂测试装置和温度测试装置；
所述弧垂测试装置设于待测导线的档距中央；所述应变测试装置、所述温度测试装置分别按照预设距离设于所述弧垂测试装置两侧。
5.根据权利要求4所述的架空输电导线容量特性监测系统，其特征在于，
所述弧垂测试装置包括激光测距传感器、第一高压感应取电器和第二数据传输器；所述第一高压感应取电器用于给所述激光测距传感器和所述第二数据传输器供电；所述激光测距传感器用于实时采集所述待测导线对地距离，由所述弧垂测试装置根据倾角法和所述对地距离获取所述弧垂数据；所述第二数据传输器用于将所述弧垂数据无线传输给所述系统主站；
所述应变测试装置包括光栅光纤传感器、第二高压感应取电器和第三数据传输器；所述第二高压感应取电器用于给所述光栅光纤传感器和所述第三数据传输器供电；所述光栅光纤传感器用于实时采集所述待测导线的应变数据；所述第三数据传输器用于将所述应变数据无线传输给所述系统主站；
所述温度测试装置包括铂电阻温度传感器、第三高压感应取电装置和第四数据传输器；所述第三高压感应取电器用于给所述铂电阻温度传感器和所述第四数据传输器供电；所述铂电阻温度传感器用于实时采集所述待测导线的温度数据；所述第四数据传输器用于将所述温度无线传输给所述系统主站。
6.一种基于权利要求1至5任意一项所述的架空输电导线容量特性监测系统的架空输电导线容量特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
微气象测试装置获取输电线路实际运行的环境参数；系统主站根据所述环境参数，得到载流量参考值；
系统主站根据所述载流量参考值和预设的加载规则，控制大电流发生器向测试回路逐步加载电流，并接收数据采集设备采集的所述逐步加载电流过程中待测导线的电流数据、温度数据、弧垂数据以及应变数据；所述预设的加载规则包括根据所述电流数据调整所述加载电流的电流值大小以及在所述待测导线的温度达到预设温度时，保持以当前电流值加载电流至预设时间；
系统主站对所述温度数据、所述弧垂数据以及所述应变数据进行分类处理，得到所述待测导线的容量特性数据；所述容量特性数据包括温度弧垂关系曲线和电流弧垂关系曲线。
7.根据权利要求6所述的架空输电导线容量特性测试方法，其特征在于，所述环境参数包括环境温度、风速和日照强度。
8.根据权利要求6或7所述的架空输电导线容量特性测试方法，其特征在于，系统主站对所述温度数据、所述弧垂数据以及所述应变数据进行分类处理，得到所述温度弧垂关系曲线的步骤包括：
基于以下公式，根据所述应变数据得到导线弧垂值：
其中，ε为所述应变数据，E为所述待测导线的弹性模量，σn为应力，γn为在所述环境参数下所述待测导线的比载，l为所述待测导线的档距，fn为所述导线弧垂值；
根据所述温度数据中同一温度对应的所述弧垂数据、所述导线弧垂值，通过最小二乘法拟合生成弧垂拟合值；
根据所述弧垂拟合值和所述温度数据，得到所述温度弧垂关系曲线。
9.根据权利要求8所述的架空输电导线容量特性测试方法，其特征在于，还包括步骤：
系统主站根据所述温度数据获取所述待测导线的温度变化范围，在所述温度变化范围超过预设范围时，根据所述温度弧垂关系曲线，获取所述待测导线的迁移点温度。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至9中任一项所述的方法的步骤。
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