CN108592818A - 一种覆冰测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种覆冰测量装置，包括：固定架和两个覆冰检测单元，两个所述覆冰检测单元安装于固定架上，且位于输电导线两侧，两个所述覆冰检测单元所在平面垂直于输电导线的延伸方向。本发明提供的覆冰测量装置，激光在导线和覆冰上形成投影轮廓线，轮廓线的反射光由CMOS影像接收单元接收，基于光学三角测量原理经过信号处理后，可以得到轮廓线的空间坐标，从而可以准确得到导线覆冰形状信息。而基于监测的覆冰形状信息，可以为及时修正电网覆冰预警、气动力参数分析等工作，有效预防覆冰造成的电网事故、灾害等。

Description

一种覆冰测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及输电线路监测设备领域，尤其涉及一种对导线覆冰情况进行测量的覆冰测量装置及测量方法。
背景技术
覆冰故障常见的输电线路故障之一，严重危害电网安全稳定运行。输电导线覆冰易造成导线重冰过载、舞动、脱冰跳跃、电气击穿跳闸等故障，严重时会导致电网瘫痪。为减轻或消除覆冰故障的影响，电网企业积极发展覆冰预测预报技术、线路融冰技术、塔线体系抗冰技术提升。而输电导线覆冰数据的及时准确监测是所有这些技术的重要环节。
常用的导线覆冰监测技术主要有三类：覆冰导线称重法、覆冰图像轮廓解析，人工手动测量等。受测量技术和恶劣的线路条件制约，目前输电线路覆冰监测主要以覆冰重量、等值覆冰厚度监测为主，对覆冰形状的监测相对粗糙，难以满足覆冰预测和预报的模型修正需要，难以满足覆冰导线气动力参数测试需要。工程中亟需一种可以准确监测覆冰导线截面形状的技术。
发明内容
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种覆冰测量装置，包括：固定架和两个覆冰检测单元，两个所述覆冰检测单元安装于固定架上，且位于输电导线两侧，两个所述覆冰检测单元所在平面垂直于输电导线的延伸方向；
所述覆冰测量单元，包括：壳体、激光发生组件和激光接收组件，所述激光发生组件和激光接收组件均安装于壳体内，且所述激光发生组件的发射口与激光接收组件的接收口处设有安装于壳体上的透明件；
所述激光发生组件用于向被测量物体表面发射出平面光幕，所述激光发生组件包括激光发生器和透镜，所述透镜安装于激光发生器发射端口处；
所述激光接收组件包括接收镜片组、CMOS阵列和信号处理器。
进一步改进为，两个所述覆冰检测单元与输电导线中轴线的夹角在120°-180°之间。
进一步改进为，所述激光发生器为波长为810nm-850nm的红外激光器。
进一步改进为，所述透明件上设有雨刮器和雨量传感器。
进一步改进为，所述透明件上还设有融冰加热线。
进一步改进为，所述壳体的透明件处还设有冰雪防护罩。
本发明还提供了一种覆冰测量方法，包括如下步骤：
A通过覆冰测量装置对裸导线数据进行采集；
B通过覆冰测量装置对覆冰导线数据进行采集；
C对比裸导线数据与覆冰导线数据，得到覆冰数据。
进一步改进为，所述步骤A包括：
在一个条输电导线上设置多个监测点；
每个测点在安装后，通过覆冰检测单元对无覆冰条件下导线的轮廓进行扫描；
基于XZ坐标系，上下两个覆冰检测单元分别建立裸导线一半的轮廓信息f0上(x,z)＝0，f0下(x,z)＝0；
整合两部分轮廓数据，得到裸导线的整体轮廓数据f0(x,z)＝0。
进一步改进为，所述步骤B包括：
覆冰测量装置每间隔隔10min-60min测量一次覆冰后导线的轮廓数据；
基于XZ坐标系，上下两个覆冰测量单元分别建立覆冰导线一半的轮廓信息f1上(x,z)＝0，f1下(x,z)＝0；
整合两部分轮廓数据，得到覆冰导线的整体轮廓数据f1(x,z)＝0。
进一步改进为，所述步骤C包括：
f1(x,z)＝0与f0(x,z)＝0曲线之间的区域即为导线覆冰部分面积，即
本发明的有益效果是：
本发明提供的覆冰测量装置及测量方法，激光在导线和覆冰上形成投影轮廓线，轮廓线的反射光由CMOS影像接收单元接收，基于光学三角测量原理经过信号处理后，可以得到轮廓线的空间坐标，从而可以准确得到导线覆冰形状信息。而基于监测的覆冰形状信息，可以为及时修正电网覆冰预警、气动力参数分析等工作，有效预防覆冰造成的电网事故、灾害等。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的覆冰测量装置结构示意图；
图2为本发明的覆冰测量单元结构示意图；
图3为本发明的透明件结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种覆冰测量装置，包括：固定架100和两个覆冰检测单元200，两个所述覆冰检测单元200安装于固定架100上，且位于输电导线6两侧，两个所述覆冰检测单元200所在平面垂直于输电导线6的延伸方向。且本装置安装于冬季主导风向的上风向上(相对于导线)。
进一步改进为，两个所述覆冰检测单元200与输电导线6中轴线的夹角在120°-180°之间。
如图2所示，进一步改进为，覆冰测量单元，包括：壳体1、激光发生组件2和激光接收组件3，所述激光发生组件2和激光接收组件3均安装于壳体1内，且所述激光发生组件2的发射口与激光接收组件3的接收口处设有安装于壳体1上的透明件11，以便于激光透过；供电电源8为激光发生组件2和激光接收组件3提供电能。其中还设有数据收发单元111。
所述激光发生组件2用于向被测量物体表面发射出平面光幕，所述激光发生组件2包括激光发生器21和透镜22，所述透镜22安装于激光发生器21发射端口处；
所述激光接收组件3包括接收镜片组31、CMOS阵列32和信号处理器33。接收镜片组31用于收集被导线反射回来的光线，并投影到CMOS阵列32上，这样形成的目标物体剖面图形被信号处理器33分析处理。
进一步改进为，所述激光发生器21为波长为810nm-850nm的红外激光器。
如图3所示，进一步改进为，所述透明件11为玻璃。
进一步改进为，所述透明件11上设有雨刮器4。在雨天，雨刮器能够将透明件11上的雨水刮除，防止雨水影响激光的反射与接收，造成采集的导线覆冰形状信息不准确。
进一步改进为，所述透明件11上还设有雨量传感器。通过雨量传感器实现雨刮器的自动控制。
进一步改进为，所述透明件上还设有融冰加热线5。在冰雪气候下，透明件上易形成冰霜，通过融冰加热线5能够有效去除冰霜，防止冰霜影响激光的反射与接收，造成采集的导线覆冰形状信息不准确。
进一步改进为，所述壳体1的透明件11处还设有冰雪防护罩10。冰雪防护罩能够有效减少透明件的挂雪、覆冰。
进一步改进为，所述壳体1的防护等级至少为IP65级，进而有效防止了灰尘、雨雪等进入覆冰测量单元内部，影响激光的反射与接收，造成采集的导线覆冰形状信息不准确。
进一步改进为，所述壳体1为流线型壳体。流线型壳体能有效减少壳体外堆积雨雪、灰尘等。
激光发生器21发出的光，经透镜22形成X平面光幕(线形形状激光)，并在导线6上形成一条轮廓线7，接收镜片组31收集被导线反射回来的光并将其投影到一个二维CMOS阵列32,这样形成的目标物体剖面图形被信号处理器33分析处理，轮廓线的长度用X轴计量，轮廓线的高低用Z轴计量。进而形成了覆冰8形状信息。且在实际装置使用中，当被测导线不带电时，覆冰测量单元与导线直接的距离应保持在0.5m左右；当被测到带电时，应安装电力系统安全带电距离进行选择，同时应基于该距离计算选择合适的被测单元量程。
本发明提供的覆冰测量单元，激光在导线和覆冰上形成投影轮廓线，轮廓线的反射光由CMOS影像接收单元接收，基于光学三角测量原理经过信号处理后，可以得到轮廓线的空间坐标，从而可以准确得到导线覆冰形状信息。而基于监测的覆冰形状信息，可以为及时修正电网覆冰预警、气动力参数分析等工作，有效预防覆冰造成的电网事故、灾害等。
本发明还提供了一种覆冰测量方法，包括如下步骤：
A通过覆冰测量装置对裸导线数据进行采集；
B通过覆冰测量装置对覆冰导线数据进行采集；
C对比裸导线数据与覆冰导线数据，得到覆冰数据。
进一步改进为，所述步骤A包括：
在一个条输电导线上设置多个监测点；
每个测点在安装后，通过覆冰检测单元对无覆冰条件下导线的轮廓进行扫描；
基于XZ坐标系，上下两个覆冰检测单元分别建立裸导线一半的轮廓信息f0上(x,z)＝0，f0下(x,z)＝0；
整合两部分轮廓数据，得到裸导线的整体轮廓数据f0(x,z)＝0。
进一步改进为，所述步骤B包括：
覆冰测量装置每间隔隔10min-60min测量一次覆冰后导线的轮廓数据；
基于XZ坐标系，上下两个覆冰测量单元分别建立覆冰导线一半的轮廓信息f1上(x,z)＝0，f1下(x,z)＝0；
整合两部分轮廓数据，得到覆冰导线的整体轮廓数据f1(x,z)＝0。
进一步改进为，所述步骤C包括：
f1(x,z)＝0与f0(x,z)＝0曲线之间的区域即为导线覆冰部分面积，即
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种覆冰测量装置，其特征在于，包括：固定架和两个覆冰检测单元，两个所述覆冰检测单元安装于固定架上，且位于输电导线两侧，两个所述覆冰检测单元所在平面垂直于输电导线的延伸方向；
所述覆冰测量单元，包括：壳体、激光发生组件和激光接收组件，所述激光发生组件和激光接收组件均安装于壳体内，且所述激光发生组件的发射口与激光接收组件的接收口处设有安装于壳体上的透明件；
所述激光发生组件用于向被测量物体表面发射出平面光幕，所述激光发生组件包括激光发生器和透镜，所述透镜安装于激光发生器发射端口处；
所述激光接收组件包括接收镜片组、CMOS阵列和信号处理器。
2.根据权利要求1所述的覆冰测量装置，其特征在于，两个所述覆冰检测单元与输电导线中轴线的夹角在120°-180°之间。
3.根据权利要求1所述的覆冰测量装置，其特征在于，所述激光发生器为波长为810nm-850nm的红外激光器。
4.根据权利要求1所述的覆冰测量装置，其特征在于，所述透明件上设有雨刮器和雨量传感器。
5.根据权利要求4所述的覆冰测量装置，其特征在于，所述透明件上还设有融冰加热线。
6.根据权利要求5所述的覆冰测量装置，其特征在于，所述壳体的透明件处还设有冰雪防护罩。
7.一种覆冰测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
A通过覆冰测量装置对裸导线数据进行采集；
B通过覆冰测量装置对覆冰导线数据进行采集；
C对比裸导线数据与覆冰导线数据，得到覆冰数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
在一个条输电导线上设置多个监测点；
每个测点在安装后，通过覆冰检测单元对无覆冰条件下导线的轮廓进行扫描；
基于XZ坐标系，上下两个覆冰检测单元分别建立裸导线一半的轮廓信息f0上(x,z)＝0，f0下(x,z)＝0；
整合两部分轮廓数据，得到裸导线的整体轮廓数据f0(x,z)＝0。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：
覆冰测量装置每间隔隔10min-60min测量一次覆冰后导线的轮廓数据；
基于XZ坐标系，上下两个覆冰测量单元分别建立覆冰导线一半的轮廓信息f1上(x,z)＝0，f1下(x,z)＝0；
整合两部分轮廓数据，得到覆冰导线的整体轮廓数据f1(x,z)＝0。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
f1(x,z)＝0与f0(x,z)＝0曲线之间的区域即为导线覆冰部分面积，即
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