CN109342908B - 一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法,在实验室对绝缘子串进行覆冰实验,在绝缘子串上的覆冰厚度第一次发生冰闪现象时记录绝缘子串增加的重量ΔF1,形成数据库;在输电线路及杆塔上工作绝缘子串安装的相近位置,放置长度及材料完全相同的观察绝缘子串,观察绝缘子串与拉力传感器相连;当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,力传感器记录此时的观察绝缘子串垂直方向的力F1,经过t1时间垂直方向的力为F1+ΔF2这段时间内,预警中心结合杆塔安装的摄像头拍摄线路上工作的绝缘子串、导线或杆塔覆冰图像等信息,决定是否派工人来进行检查和扫冰等工作。
Description
技术领域
本发明属于绝缘监测防护技术领域,涉及输电线路绝缘子覆冰预警,具体涉及一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法。
背景技术
我国东北地区水电站,多处于长白山、松花江上游一带,冬季气候寒冷、湿润。水电站外送输电线路多处于高海拔、高寒的山区,因冬季绝缘子覆冰给输电线路的运行造成了很大的安全隐患。
绝缘子表面覆冰之后,其有效爬电距离大大的减小,容易导致绝缘子发生冰闪,严重影响电网的安全可靠运行。目前电网公司主要通过人工观冰、称重法覆冰监测和视频图像监测等手段监测输电线路覆冰状况。人工观冰的工作量大,效率低下。视频图像监测通过装在杆塔上的摄像头拍摄绝缘子串、导线或杆塔覆冰图像等信息,然而摄像头容易起雾结冰,当摄像头无法正常工作时,则不能了解绝缘子的覆冰情况。现有的称重监测法受力传感器、线路参数测量的精度和灵敏度影响较大,由于输电线路的工作环境恶劣,称重监测法还需要定期校准,花费较高。为了预警中心能够及时了解绝缘子串的覆冰情况,在发生冰闪事故之前作出反应,有必要提出一种绝缘子的覆冰预警方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题,本发明提供一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法
为实现上述发明目的,本发明具体采用以下技术方案。
一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于,所述覆冰预警方法包括如下步骤:
步骤一,在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验,在绝缘子串上的覆冰厚度第一次发生冰闪现象时记录绝缘子串增加的重量ΔF1,上传至预警中心数据库;
步骤二,在输电线路及杆塔上工作绝缘子串安装的相近位置,放置长度及材料完全相同的观察绝缘子串,其安装方式及方向角度与线路上工作的绝缘子串相同,观察绝缘子串与拉力传感器相连;
步骤三,当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,拉力传感器记录此时的观察绝缘子串垂直方向的力F1,经过t1时间垂直方向的力为F1+ΔF2时,转入步骤四;
步骤四,判断在输电线路杆塔安装的摄像头是否正常工作,如果不能正常工作,则预警中心发出报警信号,工作人员去现场检查工作绝缘子串和摄像头;如果摄像头能正常工作,则预警中心结合摄像头拍摄的工作绝缘子串、导线或杆塔覆冰图像信息,判断是否发出工作绝缘子覆冰预警信号,决定是否派工人来进行检查和扫冰等工作。
本发明进一步包括以下优选方案:
在步骤一中,在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验时,对于不同地区,气候实验参数采用该地区发生冰闪现象时间段内的历史气象数据作为参考。
在实验室中,绝缘子串的安装方式分为垂直方向和带有倾斜角度的,垂直安装的模拟安装在杆塔上的绝缘子串;
模拟在三相输电线上带有倾斜角度的工作绝缘子串时,对于同一范围、同一电压等级、同一类型三相输电线路,实验绝缘子取其平均倾斜角度。
在步骤二中,在观察绝缘子串实际用于覆冰报警的过程中,带有倾斜角度的观察绝缘子串根据实际情况,用绝缘支架固定在原有工作绝缘子串的四周任意位置,倾斜角度与线路上的绝缘子串一致;
若观察绝缘子串的位置在原有工作绝缘子串的上或下侧时,观察绝缘子串在两条工作绝缘子串的空隙中间的正上侧或正下侧,减小相互之间的影响。
在步骤二中,使用绝缘支架安装带有倾斜角度的观察绝缘子串,所述绝缘支架包括横向硬质绝缘杆(1)、支撑架(2)、两根纵向硬质绝缘伸缩杆(3);
所述横向硬质绝缘杆(1)的一端固定在杆塔上,绝缘支架的两条支撑架(2)的一端分别固定在杆塔的不同位置,另一端连接在一起,固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆(1)上的某个位置下边缘,支撑横向硬质绝缘杆(1);两根纵向硬质绝缘伸缩杆(3)的一端分别固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆(1)的不同位置,另一端分别通过各自的拉力传感器(4)连接在观察绝缘子串(5)的两端,通过控制硬质绝缘伸缩杆的伸缩长度实现观察绝缘子串(5)倾斜角度控制,两个拉力传感器的拉力只和为观察绝缘子串的力之和为垂直方向的力F1。
在步骤三中,ΔF2<ΔF1,ΔF2的值设定根据地区历史气象数据及天气预报的值,实验室的同样气候条件下实验数据以及预警中心派工人到现场的反应时间决定。
取ΔFv1、ΔFv2中的较大值作为覆冰平均增长速率ΔFvmax,计算得到ΔF2=ΔF1-ΔFvmaxt2,其中,t2为预警中心派工人到现场完成除冰等工作的预防措施反应时间,ΔF3为观察绝缘子串垂直方向的力为F1+ΔF2前24小时的覆冰增加重量,ΔF4为数据库中与天气预报值相近的历史气候条件下,在实验室中进行的发生冰闪前24小时的覆冰增加重量。
在步骤四中,如果摄像头显示工作绝缘子串、导线或杆塔覆冰已有覆冰现象,并且观察绝缘子位于垂直方向的力为F1+ΔF2时,预警中心发出预警信息,并派工人来进行现场检查和除冰。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知,本发明具有以下特点:
1.当摄像头的镜头因为环境恶劣起雾结冰,不能正常工作时,当力传感器达到报警阈值发出报警信号时,预警中心派工作人员去现场进行检查等工作,在一定程度上仍能够减小冰闪事故的发生。
2.当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,力传感器通过记录拉力变化值来判断覆冰重量,更加准确,且力传感器只涉及垂直方向的力的变化,计算过程简单。
3.与观察绝缘子串相连的力传感器,只需要测量绝缘子串及覆冰拉力,测量值不受输电线因覆冰的重量变化和风速变化的影响,与现有的通过线路称重法相比,有效性与准确性大大提高。
4.当观察绝缘子串的位置在原有线路绝缘子串的上侧时,观察绝缘子串需安装在两条线路绝缘子串的空隙之间,避免融冰过程中观察绝缘子串的融冰掉下来到线路绝缘子上,加剧线路绝缘子串的冰闪情况。
附图说明
图1是本发明一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法的流程图。
图2是本发明带有倾斜角度的观察绝缘子串所用的绝缘支架结构示意图。
图中标记;1、绝缘支架的横向硬质绝缘杆,2、绝缘支架的支撑架,3、纵向硬质绝缘伸缩杆,4、拉力传感器,5、观察绝缘子串。
具体实施方式
以下结合附图和较佳实施例,对依据本发明提出的一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法具体实施方式、特征及其功效,详细说明如后。
参见图1,是本发明一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法的流程图,本申请公开的基于观察绝缘子的覆冰预警方法包括以下步骤:
步骤一,在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验,在绝缘子串上的覆冰厚度第一次发生冰闪现象时记录绝缘子串增加的重量ΔF1,形成数据库;
在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验时,对于不同地区,气候实验参数采用该地区发生冰闪现象时间段内的历史气象数据作为参考。
在实验室中,绝缘子串的安装方式分为垂直方向和带有倾斜角度的,垂直安装的模拟安装在杆塔上的绝缘子串;
模拟在三相输电线上带有倾斜角度的工作绝缘子串时,对于同一范围、同一电压等级、同一类型三相输电线路,实验绝缘子取其平均倾斜角度。
步骤二,在输电线路及杆塔上工作绝缘子串安装的相近位置,放置长度及材料完全相同的观察绝缘子串,其安装方式及方向角度与线路上工作的绝缘子串基本相同,观察绝缘子串与力传感器相连;
在观察绝缘子串实际用于覆冰报警的过程中,带有倾斜角度的观察绝缘子串根据实际情况,用绝缘支架固定在原有工作绝缘子串的四周任意位置,倾斜角度与线路上的绝缘子串一致。若观察绝缘子串的位置在原有工作绝缘子串的上或下侧时,观察绝缘子串在两条工作绝缘子串的空隙中间的正上侧或正下侧,减小相互之间的影响。
如附图2所示,使用绝缘支架安装带有倾斜角度的观察绝缘子串,所述绝缘支架包括横向硬质绝缘杆1、支撑架2、两根纵向硬质绝缘伸缩杆3。
所述横向硬质绝缘杆1的一端固定在杆塔上,绝缘支架的两条支撑架2的一端分别固定在杆塔的不同位置,另一端连接在一起,固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆1上的某个位置下边缘,支撑横向硬质绝缘杆1;两根纵向硬质绝缘伸缩杆3的一端分别固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆1的不同位置,另一端分别通过各自的拉力传感器4连接在观察绝缘子串5的两端,通过控制硬质绝缘伸缩杆的伸缩长度实现观察绝缘子串5倾斜角度控制,两个拉力传感器的拉力只和为观察绝缘子串的力之和为垂直方向的力F1。
步骤三,当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,力传感器记录此时的观察绝缘子串垂直方向的力F1,经过t1时间垂直方向的力为F1+ΔF2时,转入步骤四;
ΔF2<ΔF1,ΔF2的值设定根据地区历史气象数据及天气预报的值,实验室的相似气候条件下实验数据以及预警中心派工人到现场的反应时间决定。将垂直方向的力为F1+ΔF2前24小时的平均增长速率在数据库中与垂直方向的力为F1+ΔF2时,该地区天气预报值相近的历史气候条件下,在实验室中发生冰闪前24小时的平均增长速率进行比较取较大值作为预测值,则从t1时间再经过时间具备发生冰闪的可能性,t2为预警中心派工人到现场完成除冰等工作的预防措施反应时间。不同预警中心对式中t2可以根据以往的完成预防措施的反应时间设定,因此t2作为已知量,同时可以得到ΔF2=ΔF1-ΔFvmaxt2,所以ΔF2可以求出;ΔFvmax为平均增长速率ΔFv1与ΔFv2中的较大值;ΔF3为垂直方向的力为F1+ΔF2前24小时的覆冰增加重量,ΔF4为数据库中与天气预报值相近的历史气候条件下,在实验室中进行的发生冰闪前24小时的覆冰增加重量。
步骤四,判断在输电线路杆塔安装的摄像头是否正常工作,如果不能正常工作,则预警中心发出报警信号,工作人员去现场检查工作绝缘子串和摄像头;如果摄像头能正常工作,则预警中心结合摄像头拍摄的工作绝缘子串、导线或杆塔覆冰图像信息,判断是否发出工作绝缘子覆冰预警信号,决定是否派工人来进行检查和扫冰等工作。
在本申请的优选实施例中,在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验时,对于不同地区,气候实验参数采用该地区发生冰闪现象时间段内的历史气象数据作为参考。在实验室中,绝缘子串的安装方式分为垂直方向和带有倾斜角度的,垂直安装的模拟安装在杆塔上的绝缘子串;模拟在三相输电线上带有倾斜角度的工作绝缘子串时,对于同一范围、同一电压等级、同一类型三相输电线路,实验绝缘子取其平均倾斜角度。完成一系列实验后,将数据录入预警中心数据库。
在观察绝缘子串实际用于覆冰报警的过程中,观察绝缘子的安装方式与实验室的倾斜角取值方法一样。除观察绝缘子串没有固定输电线外,同一杆塔上的观察绝缘子串与实际工作的绝缘子串材料和片数相同,安装方式及角度基本一致。垂直方向的观察绝缘子串在实际工作中安装在杆塔上垂直方向的绝缘子串旁边,当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,力传感器记录此时的绝缘子串的力F1,经过t1时间垂直方向的力为F1+ΔF2时,判断在杆塔安装的摄像头依旧能够正常工作时,摄像头只需要拍摄工作绝缘子串、导线或杆塔覆冰图像等信息,预警中心结合与观察绝缘子串相连的拉力传感器的力信号,决定是否派工作人员去现场进行检查和扫冰等工作,此时拉力传感器达到报警阈值,就发出预警信号,并派工人现场检查,除冰;当摄像头的镜头因为环境恶劣起雾结冰,不能正常工作时,与观察绝缘子串相连的力传感器达到报警阈值发出报警信号时,预警中心派工作人员去现场对工作绝缘子串进行检查等工作。
参见图2,在观察绝缘子串实际用于覆冰报警的过程中,带有倾斜角度的观察绝缘子串根据实际情况,用绝缘支架固定在原有工作绝缘子串的四周任意位置,倾斜角度与线路上的绝缘子串大体一致;若观察绝缘子串的位置在原有工作绝缘子串的上或下侧时,观察绝缘子串在两条工作绝缘子串的空隙中间的正上或下侧,减小相互之间的影响。带有倾斜角度的观察绝缘子串所用的绝缘支架,上端通过绝缘支架的横向硬质绝缘杆1的一端固定在杆塔上,绝缘支架的支撑架2一端固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆1上,另一端固定在杆塔上,两根纵向硬质绝缘伸缩杆3的一端分别固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆1的不同位置,另一端分别通过各自的拉力传感器4连接在观察绝缘子串5的两端,通过控制伸缩长度实现观察绝缘子串5倾斜角度控制。当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,两个力传感器记录此时的绝缘子串的力之和为F1,经过t1时间垂直方向的力和为F1+ΔF2时,力传感器发出报警信号。
以上所述,仅是本发明的较佳实例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,任何未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于,所述覆冰预警方法包括如下步骤:
步骤一,在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验,在绝缘子串上的覆冰厚度第一次发生冰闪现象时记录绝缘子串增加的重量ΔF1,上传至预警中心数据库;
步骤二,在原有工作绝缘子串的四周任意位置,用绝缘支架固定放置长度及材料与所述工作绝缘子串完全相同的观察绝缘子串,其安装方式及方向角度与线路上工作的绝缘子串相同,观察绝缘子串与拉力传感器相连;
步骤三,当气象监测装置监测到环境温度低于0℃,相对湿度大于85%,拉力传感器记录此时的观察绝缘子串垂直方向的力为F1,经过t1时间垂直方向的力为F1+ΔF2时,转入步骤四;
步骤四,判断在输电线路杆塔安装的摄像头是否正常工作,如果不能正常工作,则预警中心发出报警信号,工作人员去现场检查工作绝缘子串和摄像头;如果摄像头能正常工作,则预警中心结合摄像头拍摄的工作绝缘子串、导线或杆塔覆冰图像信息,判断是否发出工作绝缘子覆冰预警信号,决定是否派工人来进行检查和扫冰:
2.根据权利要求1所述的基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于:
在步骤一中,在实验室对不同长度、不同倾斜角度的绝缘子串进行覆冰实验时,对于不同地区,气候实验参数采用该地区发生冰闪现象时间段内的历史气象数据作为参考。
3.根据权利要求2所述的基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于:
在实验室中,绝缘子串的安装方式分为垂直方向和带有倾斜角度的,垂直安装的模拟安装在杆塔上的绝缘子串;
模拟在三相输电线上带有倾斜角度的工作绝缘子串时,对于同一范围、同一电压等级、同一类型三相输电线路,实验绝缘子取其平均倾斜角度。
4.根据权利要求1所述的基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于:
若观察绝缘子串的位置在原有工作绝缘子串的上或下侧时,观察绝缘子串在两条工作绝缘子串的空隙中间的正上侧或正下侧,减小相互之间的影响。
5.根据权利要求1所述的基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于:
在步骤二中,使用绝缘支架安装带有倾斜角度的观察绝缘子串,所述绝缘支架包括横向硬质绝缘杆(1)、支撑架(2)、两根纵向硬质绝缘伸缩杆(3);
所述横向硬质绝缘杆(1)的一端固定在杆塔上,绝缘支架的两条支撑架(2)的一端分别固定在杆塔的不同位置,另一端连接在一起,固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆(1)上的某个位置下边缘,支撑横向硬质绝缘杆(1);两根纵向硬质绝缘伸缩杆(3)的一端分别固定在绝缘支架的横向硬质绝缘杆(1)的不同位置,另一端分别通过各自的拉力传感器(4)连接在观察绝缘子串(5)的两端,通过控制硬质绝缘伸缩杆的伸缩长度实现观察绝缘子串(5)倾斜角度控制,两个拉力传感器的拉力之和为观察绝缘子串在垂直方向的力F1。
6.根据权利要求1所述的基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于:
在步骤三中,ΔF2<ΔF1,ΔF2的值设定根据地区历史气象数据及天气预报的值,实验室的同样气候条件下实验数据以及预警中心派工人到现场的反应时间决定。
7.根据权利要求1或6所述的基于观察绝缘子的覆冰预警方法,其特征在于:
在步骤四中,如果摄像头显示工作绝缘子串、导线或杆塔覆冰已有覆冰现象,并且观察绝缘子位于垂直方向的力为F1+ΔF2时,预警中心发出预警信息,并派工人来进行现场检查和除冰。
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