CN107464024B - 基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统 - Google Patents

基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及输配电技术领域，公开一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统，以摆脱现场检测设备的束缚实现科学的、可靠的线路舞动预测。本发明方法包括：在人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得观测记录；根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度的函数关系；确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度的函数关系；根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型进行输电线路舞动预测。

Description

基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统。
背景技术
受冬季冷空气南下影响，架空输电线路覆冰舞动灾害频发，舞动对线路危害较大，不仅易造成线路闪络跳闸，更严重的是舞动易对导线本身、连接部件以及铁塔构成严重损坏，出现导线断股、断线，杆塔螺栓松动、脱落，甚至倒塔等严重的电网安全事故。舞动灾害已成为冬季影响电网运行安全的重大威胁。开展架空线路舞动预测是实现舞动防治的重要手段，准确的舞动预测可为电网调度应对及现场应急处置工作提供准确的信息指导，降低线路舞动对电网安全运行影响。
目前的舞动预测技术主要舞动形势预测和舞动气象预警，舞动形势预测多根据天气形势判断舞动发生的定性预测，预测的精度和准确度有限，而舞动气象预测如专利CN201310534421《基于电力系统输电线路的舞动预警方法及系统》提出了通过实时采集电力系统输电线路上的气象要素数据及预报数据，开展舞动预警区域的预测预警，需安装现场装置，代价大，且仅能预警未来数小时的舞动情况，预警时间短。
为此，本发明提出了一种基于覆冰形状试验的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，可通过对架空线路覆冰形状的预测，实现对具体的舞动线路杆塔进行预测，无需现场测量，预警时间长，提升了电网舞动的预测水平，为输电线路防舞工作开展提供重要的技术支撑。
发明内容
本发明目的在于公开一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统，以摆脱现场检测设备的束缚实现科学的、可靠的线路舞动预测。
为达上述目的，本发明公开一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，包括：
搭建风速v、温度t、雨量p可控的人工气候室；
在人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得不同气象条件和线路结构条件下导线覆冰平均厚度H、导线最大覆冰厚度L、导线最小覆冰厚度S随时间T变化的观测记录，记为C，Ci＝[Hi，Li，Si，Ti]；其中，i为观测记录的序号；
根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度H的函数关系，H(i)＝f{vi,pi,ti,ni,si,Ti}；
确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度δ的函数关系，δ(i)＝f{Hi,vi,pi,ti,ni,si}；
根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型W＝f{H,δ,v}进行输电线路舞动预测。
与上述方法相对应的，本发明还公开一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测系统，包括：
第一处理单元，用于在风速v、温度t、雨量p可控的人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得不同气象条件和线路结构条件下导线覆冰平均厚度H、导线最大覆冰厚度L、导线最小覆冰厚度S随时间T变化的观测记录，记为C，Ci＝[Hi，Li，Si，Ti]；其中，i为观测记录的序号；
第二处理单元，用于根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度H的函数关系，H(i)＝f{vi,pi,ti,ni,si,Ti}；
第三处理单元，用于确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度δ的函数关系，δ(i)＝f{Hi,vi,pi,ti,ni,si}；
第四处理单元，用于根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型W＝f{H,δ,v}进行输电线路舞动预测。
本发明具有以下有益效果：
1)、通过试验拟合函数，实现覆冰厚度和覆冰形状不均匀度的快速计算，可快速准确为输电线路舞动预测提供基础数据，无需安装现场测量装置。
2)、适用于各种类型和各种气象条件下的输电线路覆冰厚度和覆冰形状预测，实用性强。
3)、可预测至未来一定时间内的具体输电线路舞动发生情况，预测可细化至具体的输电线路和杆塔，预测时间长，可操作性强，预报准确率高，提高了输电线路舞动预报的精细化程度。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一
本实施例公开一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，如图1所示，包括：
步骤S1、搭建人工气候室。其中，该人工气候室的风速v、温度t、雨量p可控。
步骤S2、在人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得观测记录。具体为获取不同气象条件和线路结构条件下导线覆冰平均厚度H、导线最大覆冰厚度L、导线最小覆冰厚度S随时间T变化的观测记录，记为C，Ci＝[Hi，Li，Si，Ti]；其中，i为观测记录的序号。
步骤S3、根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度的函数关系。具体的函数关系为：H(i)＝f{vi,pi,ti,ni,si,Ti}。
步骤S4、确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度的函数关系。具体的函数关系为：δ(i)＝f{Hi,vi,pi,ti,ni,si}。
在该步骤中，可选的，针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式可为：δ(i)＝Si/Li。或者，针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)；其中，Ri为覆冰导线半径。
步骤S5、根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型进行输电线路舞动预测。具体的舞动预测模型为：W＝f{H,δ,v}。
在该步骤中，优选地，可取两种覆冰不均匀度函数预测值的平均值作为舞动预测模型的输入。例如，一种拟合函数针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：δ(i)＝Si/Li；另一种拟合函数针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)，其中，Ri为覆冰导线半径。
在舞动预测中，可通过PMS系统获得预测输电线路的线路结构数据，根据历史舞动线路确定各要素阈值范围，当预测线路的各要素落在阈值范围内时，则预测该输电线路可能发生舞动，否则，预测该输电线路不会发生舞动。
实施例二
与上述方法实施例相对应的，本实施例公开一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测系统，至少包括下述的第一至第四处理单元。
第一处理单元，用于在风速v、温度t、雨量p可控的人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得不同气象条件和线路结构条件下导线覆冰平均厚度H、导线最大覆冰厚度L、导线最小覆冰厚度S随时间T变化的观测记录，记为C，Ci＝[Hi，Li，Si，Ti]；其中，i为观测记录的序号。
第二处理单元，用于根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度H的函数关系，H(i)＝f{vi,pi,ti,ni,si,Ti}。
第三处理单元，用于确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度δ的函数关系，δ(i)＝f{Hi,vi,pi,ti,ni,si}。
可选的，该第三处理单元针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式科为：δ(i)＝Si/Li。或者，该第三处理单元针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)，其中，Ri为覆冰导线半径。
第四处理单元，用于根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型W＝f{H,δ,v}进行输电线路舞动预测。
优选地，该第四处理单元取两种覆冰不均匀度函数预测值的平均值作为舞动预测模型的输入。例如：一种拟合函数由上述第三处理单元以δ(i)＝Si/Li计算观测记录的覆冰不均匀度得出；另一种拟合函数由上述第三处理单元以δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)计算观测记录的覆冰不均匀度得出，其中，Ri为覆冰导线半径。
综上，本发明实施例公开的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法及系统，具有以下有益效果：
1)、通过试验拟合函数，实现覆冰厚度和覆冰形状不均匀度的快速计算，可快速准确为输电线路舞动预测提供基础数据，无需安装现场测量装置。
2)、适用于各种类型和各种气象条件下的输电线路覆冰厚度和覆冰形状预测，实用性强。
3)、可预测至未来一定时间内的具体输电线路舞动发生情况，预测可细化至具体的输电线路和杆塔，预测时间长，可操作性强，预报准确率高，提高了输电线路舞动预报的精细化程度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，其特征在于，包括：
搭建风速v、温度t、雨量p可控的人工气候室；
在人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得不同气象条件和线路结构条件下导线覆冰平均厚度H、导线最大覆冰厚度L、导线最小覆冰厚度S随时间T变化的观测记录，记为C，Ci＝[Hi，Li，Si，Ti]；其中，i为观测记录的序号；
根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度H的函数关系，H(i)＝f{vi,pi,ti,ni,si,Ti}；
确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度δ的函数关系，δ(i)＝f{Hi,vi,pi,ti,ni,si}；
根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型W＝f{H,δ,v}进行输电线路舞动预测。
2.根据权利要求1所述的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，其特征在于，针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：
δ(i)＝Si/Li。
3.根据权利要求1所述的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，其特征在于，针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：
δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)；其中，Ri为覆冰导线半径。
4.根据权利要求1所述的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测方法，其特征在于，根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰形状不均匀度包括：
取两种覆冰不均匀度函数预测值的平均值作为舞动预测模型的输入；一种拟合函数针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：δ(i)＝Si/Li；另一种拟合函数针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)，其中，Ri为覆冰导线半径。
5.一种基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测系统，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于在风速v、温度t、雨量p可控的人工气候室开展不同线路结构在不同气象条件下的覆冰形状试验，获得不同气象条件和线路结构条件下导线覆冰平均厚度H、导线最大覆冰厚度L、导线最小覆冰厚度S随时间T变化的观测记录，记为C，Ci＝[Hi，Li，Si，Ti]；其中，i为观测记录的序号；
第二处理单元，用于根据人工气候室所观测记录绘制覆冰厚度增长曲线，并通过曲线拟合建立覆冰厚度增长度H的函数关系，H(i)＝f{vi,pi,ti,ni,si,Ti}；
第三处理单元，用于确定覆冰不均匀度的计算公式，根据人工气候室所观测记录绘制覆冰不均匀度曲线，并通过曲线拟合建立覆冰形状不均匀度δ的函数关系，δ(i)＝f{Hi,vi,pi,ti,ni,si}；
第四处理单元，用于根据所拟合的覆冰厚度增长度函数预测自然条件下的覆冰厚度，并根据所拟合的覆冰形状不均匀度函数预测自然条件下的覆冰不均匀度，并基于舞动预测模型W＝f{H,δ,v}进行输电线路舞动预测。
6.根据权利要求5所述的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测系统，其特征在于，所述第三处理单元针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：
δ(i)＝Si/Li。
7.根据权利要求5所述的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测系统，其特征在于，所述第三处理单元针对观测记录的覆冰不均匀度的计算公式为：
δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)；其中，Ri为覆冰导线半径。
8.根据权利要求5所述的基于覆冰形状试验的架空输电线路舞动预测系统，其特征在于，所述第四处理单元取两种覆冰不均匀度函数预测值的平均值作为舞动预测模型的输入；一种拟合函数由所述第三处理单元以δ(i)＝Si/Li计算观测记录的覆冰不均匀度得出；另一种拟合函数由所述第三处理单元以δ(i)＝(Li-Si)/(Ri+Li)计算观测记录的覆冰不均匀度得出，其中，Ri为覆冰导线半径。
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