CN107389014A

CN107389014A - 一种输电线路覆冰厚度预测方法

Info

Publication number: CN107389014A
Application number: CN201710593694.8A
Authority: CN
Inventors: 黄绪勇; 齐立强; 于辉; 沈志; 高振宇
Original assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: CN107389014B

Abstract

本申请涉及输电线路评估技术领域，尤其涉及一种输电线路覆冰厚度预测方法。该方法包括：S100，获取预测时间，并将所述预测时间划分为n个时间段，其中，n为自然数。S200，获取第i时间段的初始导线半径和第i时间段的覆冰环境参数，其中，i为自然数，i≤n。S300，根据所述导线半径和覆冰环境参数，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量。S400，根据所述覆冰质量，计算第i时间段的覆冰厚度。S500，取i＝i+1，i∈[1,n]，重复执行步骤S200至S400，直至i＝n，输出预测时间内的总覆冰厚度，计算结束。该方法综合考虑了覆冰环境的气候变化情况，能够对输电线路的覆冰状态进行准确的预测，减少因线路覆冰造成的损失。

Description

一种输电线路覆冰厚度预测方法

技术领域

本申请涉及输电线路评估技术领域，尤其涉及一种输电线路覆冰厚度预测方法。

背景技术

电网在长期露天运行过程中，输电线路极易遭受各种自然灾害，例如，线路覆冰。线路覆冰不但可能会使会使线路发生舞动、绝缘子开始闪络、杆塔出现倾斜，并且随着覆冰量的不断增加，非常容易发生断线、倒塔等严重事故，引起覆冰区域周边大面积停电，甚至当地电网崩溃，造成的巨额经济损失。

一般情况下，使用电网的覆冰厚度来表征电网的覆冰状态。20世纪70年代，学者们已开始进行覆冰厚度检测方法研究，最早期采用量器具检测法，即用外钳夹在冰凌模拟线上，用米尺测量覆冰直径和厚度，然后根据直径和厚度计算覆冰厚度。但用量器具检测冰层的直径、厚度数值计算出导线覆冰厚度，未能考虑冰的比重，导致测量不准确。随后，又出现了称重法。称重法即冰样称重检测法，先称取一长导线上的冰层重量，折算出每米导线上的覆冰重量G，再用设计时所用计算公式算出导线的平均等价覆冰厚度。

然而，称重法用量具检测覆冰厚度，虽然相对于量具检测法前进了一步，但取自模拟线段的冰样往往与实际运行导线上的有出入，导致测量结果不准确。因此亟待提供一种新的输电线路覆冰厚度预测方法。

发明内容

本申请提供了一种输电线路覆冰厚度预测方法，以提高输电线路覆冰厚度测量的准确性。

一种输电线路覆冰厚度预测方法，包括：

S100，获取预测时间，并将所述预测时间划分为n个时间段，其中，n为自然数；

S200，获取第i时间段的初始导线半径和第i时间段的覆冰环境参数，其中，i为自然数，i≤n；

S300，根据所述导线半径和覆冰环境参数，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量；

S400，根据所述覆冰质量，计算第i时间段的覆冰厚度；

S500，取i＝i+1，i∈[1,n]，重复执行步骤S200至S400，直至i＝n，输出预测时间内的总覆冰厚度，计算结束。

可选的，所述覆冰环境参数包括碰撞率、捕获率、冻结率、空气水含量和风速。

可选的，所述覆冰质量的计算公式为：

其中，M_i为第i时间段单位长度线路的覆冰质量；R_i-1为第i时间段的初始导线半径；α_1i为第i时间段的碰撞率；α_2i为第i时间段的捕获率；α_i为第i时间段的冻结率；w_i为第i时间段的空气水含量；v_i为第i时间段的风速；τ为时间。

可选的，所述步骤S300包括：

S310，根据所述初始导线半径和覆冰环境参数，计算第i时间段的冻结率；

S320，根据所述冻结率，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量。

可选的，所述冻结率的计算公式为：

α_3i＝2R_i-1W_iV_i

其中，α_3i为第i时间段的冻结率，W为第i时间段的空气水含量，R_i-1为第i时间段初始时刻的覆冰厚度，V_i为第i时间段液滴的碰撞速度。

可选的，所述步骤S320包括：

S321，判断所述冻结率是否为1；

S322，当所述冻结率为1时，根据湿增长冰密度，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量；

S323，当所述冻结率不为1时，根据干增长冰密度，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量。

可选的，在所述步骤S100之前，所述方法还包括：

S010，获取输电线路的环境相对湿度、环境温度；

S020，根据所述环境相对湿度和所述环境温度，判断所述输电线路是否满足覆冰条件；

S030，当所述输电线路满足覆冰条件时，执行下一步，否则输出所述总覆冰厚度为零。

可选的，所述覆冰条件包括：相对环境湿度大于85％，且所述环境温度小于0℃。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供的技术方案，将线路覆冰的预测时间根据覆冰线路的气候环境变化情况，划分为若干个预测时间段，并根据每个预测时间段的气候环境参数和导线初始半径，计算出该时间段内的覆冰质量，进而根据该覆冰质量计算出该时间段内的覆冰厚度，将每个预测时间段获得的覆冰厚度值相加，即可获得总的覆冰厚度。该方法综合考虑了覆冰环境的气候变化情况，能够对输电线路的覆冰状态进行准确的预测，减少因线路覆冰造成的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种输电线路覆冰厚度预测方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的线路是否覆冰判断流程图。

图3为本申请实施例提供的覆冰厚度的计算流程图。

图4为本申请实施例提供的覆冰质量的计算流程图

具体实施方式

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1：

本申请以云南某地区的输电线路为例，对本申请实施例提供的一种输电线路覆冰厚度预测方法进行详细的说明。在本申请实施例中，导线类型为LGJQ-300钢芯铝绞线，其外径R₀＝13.6mm。

图1为本申请实施例提供的一种输电线路覆冰厚度预测方法的流程图。参见图1，该方法通过如下所示的步骤实现。

步骤S100，获取预测时间，并将所述预测时间划分为n个时间段，其中，n为自然数。

示例性的，在本申请实施例中，获取的预测时间为云南某地区某天12:00-13:00，总预测时间长度为1h。将该预测时间每间隔10min划分为一个时间段，即划分为6个时间段，此时n＝6。划分后的时间段分别包括，第1时间段12:00-12:10；第2时间段12:10-12:20；第3时间段12:20-12:30；第4时间段12:30-12:40；第5时间段12:40-12:50；第6时间段12:50-13:00。

当然，也可以根据输电线路预测地区的具体气候变换情况，将预测时间段进行更加细致或简单的划分。例如，在单位时间内，当气候变化较大时，可将预测时间每间隔5min划分为一个时间段。或者，在单位时间内，当气候变化较小时，可将预测时间每间隔20min划分为一个时间段。

可选的，参见图2，在步骤S100之前，本申请实施例提供输电线路覆冰厚度预测方法还包括：

S010，获取输电线路的环境相对湿度、环境温度。

在本实施例中，该地区的目前的环境相对湿度为90％，环境温度为-10℃。

S020，根据所述环境相对湿度和所述环境温度，判断所述输电线路是否满足覆冰条件。

可选的，在本申请实施例中，覆冰条件包括：相对环境湿度大于85％，且所述环境温度小于0℃。

S030，当所述输电线路满足覆冰条件时，执行下一步，否则输出总覆冰厚度为零。

可以理解的是，当空气湿度小于85％时，空气中的水份含量较低，线路难以结冰。同时，当气温高于0℃时，线路依然不会结冰。所以，该情况下线路的覆冰厚度为零。

在本实施例中，该地区的目前的环境相对湿度和环境温度均满足覆冰条件，因此，继续进行步骤S100-S600的过程。

S200，获取第i时间段的初始导线半径和第i时间段的覆冰环境参数，其中，i为自然数，i≤n。

在本申请中，首先取i＝1。也就是说先计算第1时间段内的覆冰厚度。此时，初始导线半径为导线本身的半径值13.6mm。

可选的，该覆冰环境参数包括碰撞率、捕获率、冻结率、空气水含量和风速。在本申请实施例中，不同时间段内的覆冰环境参数如表1所示。

S300，根据所述导线半径和覆冰环境参数，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰厚度。

可选的，所述第i时间段单位长度线路的覆冰质量的计算公式为：

S400，根据所述覆冰质量，计算第i时间段的覆冰厚度。

在本实施例中，计算初始时刻至第i时间段末的单位长度线路的覆冰质量可以用如下公式表示：

M_i＝πρ(R_i ²-R_i-1 ²)

其中，M_i为初始时刻至第i时间段末的单位长度线路的覆冰质量；ρ为冰的密度；R_i为第i时间段末的导线半径；R₀为导线半径。

根据上述公式，可获得，第i时间段末的导线直径的计算公式：

第i时间段覆冰厚度的计算公式为：

D_i＝R_i-R_i-1

其中，D_i为第i时间段内的覆冰厚度；R_i为第i时间段末的导线直径；R_i-1为第i-1时间段末的导线直径。

也就是说，在计算完第1时间段内的覆冰厚度之后，依次计算第2时间段内、第3时间段内、第4时间段内、第5时间段内和第6时间段内的覆冰厚度。当i＝6时，输出覆冰总厚度，即每一个时间段的覆冰厚度之和。

需要说明的是，在步骤S200中，第i+1时间段的导线初始半径为经过第i时间段覆冰后，形成的导线半径。例如，第2时间段内的导线初始半径为经过第1时间段覆冰后，形成的导线半径，即导线本身的半径值加上第1时间段的覆冰厚度。

在本实施例中，线路的总覆冰厚度的计算公式为：

D_总＝D₁+D₂+D₃+D₄+D₅+D₆

其中，D_i为第i时间段内的覆冰厚度，i∈[1,2,3,4,5,6]。

表1 某地区输电线路覆冰厚度预测数据统计表

表1为根据本申请实施例提供的方法，获得的覆冰厚度预测结果。参见表1，在本实施例中，第1时间段的覆冰厚度为0.34mm；第2时间段的覆冰厚度为0.29mm；第3时间段的覆冰厚度为0.25mm；第4时间段的覆冰厚度为0.22mm；第5时间段的覆冰厚度为0.20mm；第6时间段的覆冰厚度为0.19mm。由此可知，该预测时间内，总覆冰厚度的预测值为1.49mm。

另外，表1提拱了在该预测时间内，该预测时间内，总覆冰厚度的实际值为1.37mm。由上述内容可知，该覆冰厚度的预测误差在5％以内，属于正常的误差范围之内，因此，本申请实施例提供的输电线路覆冰厚度预测方法，能够对输电线路的覆冰状态进行准确的预测，减少因线路覆冰造成的损失。

实施例2：

本申请实施例在提供另一种输电线路覆冰厚度预测方法。参见图3，在实施例1的基础上，与实施1不同的是，步骤S300，根据所述导线半径和覆冰环境参数，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量，通过如下的方式实现。

S310，根据所述初始导线半径和覆冰环境参数，计算第i时间段的冻结率。

可选的，第i时间段冻结率的计算公式为：

α_3i＝2R_i-1W_iV_i

S320，根据所述冻结率，计算第i时间段的单位长度线路的覆冰质量。参见图4，该步骤通过步骤S321-S323实现，具体如下所示：

S321，判断所述冻结率是否为1。

S322，当所述冻结率为1时，根据湿增长冰密度，计算第i时间段末的单位长度线路的覆冰质量。

可选的，根据湿增长冰密度，计算第i时间段内的覆冰质量的公式为：

M_i＝0.785R_i-1 ²ρ_i

其中，M_i为第i时间段内的覆冰质量；R_i-1为第i时间段的初始导线直径；ρ_i为第i时间段的湿增长冰密度，约为0.913。

可选的，干增长冰密度的计算公式为：

ρ_wi＝ρ_iα_1iT_si

其中，ρ_wi为第i时间段的干增长冰密度，ρ_i为第i时间段的湿增长冰密度；α_1i为第i时间段的碰撞率；T_si为第i时间段的温度值。

可选的，根据干增长冰密度，计算第i时间段内的覆冰质量的公式为：

M_i＝0.785R_i-1 ²ρ_wi

其中，M_i为第i时间段内的覆冰质量；R_i-1为第i时间段的初始导线直径；ρ_wi为第i时间段的干增长冰密度。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述方法包括：

S400，根据所述覆冰质量，计算第i时间段的覆冰厚度；

2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述覆冰环境参数包括碰撞率、捕获率、冻结率、空气水含量和风速。

3.根据权利要求2所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述覆冰质量的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>M</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <munderover> <mo>&Integral;</mo> <msub> <mi>&tau;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>&tau;</mi> <mi>i</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>&alpha;</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>&alpha;</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>&alpha;</mi> <mrow> <mn>3</mn> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>w</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>&tau;</mi> </mrow>

4.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S300包括：

5.根据权利要求4所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述冻结率的计算公式为：

α_3i＝2R_i-1W_iV_i

6.根据权利要求4所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S320包括：

S321，判断所述冻结率是否为1；

7.根据权利要求1所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，在所述步骤S100之前，所述方法还包括：

S010，获取输电线路的环境相对湿度、环境温度；

8.根据权利要求7所述的输电线路覆冰厚度预测方法，其特征在于，所述覆冰条件包括：相对环境湿度大于85％，且所述环境温度小于0℃。