CN109471997B - 一种绝缘子串风偏距离计算方法 - Google Patents

一种绝缘子串风偏距离计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种绝缘子串风偏距离计算方法，包括下列步骤S1、获取输电杆塔绝缘子串的风偏角；S2、计算所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数；S3、计算所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值；S4、根据所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数与所述输电杆塔绝缘子串风偏距离理论值获得输电杆塔绝缘子串的实际风偏距离。本发明通过倾角传感器直接测量风偏角，进行风偏计算分析，从而获得获得风偏补偿系数，其数据获取方便，数据真实有效，计算过程简洁，并且能够在实际中进行运用，为架空输电线路风偏分析提供直接有效的方法。

Description

一种绝缘子串风偏距离计算方法
技术领域
本发明涉及高电压绝缘子试验领域，尤其涉及一种绝缘子串风偏距离计算方法。
背景技术
近年来，受灾害性气象条件的影响，架空输电线路绝缘子串风偏事故发生的频率和强度明显增加，已经造成了巨大的经济损失，严重影响了电网的安全运行。输电线路绝缘子串风偏是在外界风力的作用下所产生的绝缘子串摆动现象，悬垂绝缘子在摆动过程中产生的角度偏移称为风偏角。而绝缘子串风偏的形成通常由两方面的原因决定：外界风力和输电线路结构。在实际环境中，绝缘子串的风偏角大小具有很大的随机性，风偏角较小时会导致相间闪络、绝缘子串损坏，较大时则会导致间隙放电，甚至导致线路跳闸、杆塔损坏、输电线路折断等电力事故，最终导致重大的电力资源损坏。而其中发生风偏闪络事故的原因主要是导线和绝缘子串在强风下偏角过大，使得导线与杆塔最小间隙距离过小。
随着我国“西电东送”工程的实施，远距离，高电压等级，大容量的输电线路必然越来越被广泛使用，这样一来输电线路的绝缘子串风偏放电问题便值得我们去重点关注和研究，从而找到一种可行的方案解决这个难题。而如今我们为了保证输电线路安全稳定运行，只能加强绝缘子串风偏的监测工作，尽可能降低其带来的影响。现在绝缘子串风偏监测系统主流的方法都是测量风偏角，然后利用复杂的数学公式求取导线与杆塔的最小距离，然后判断其值是否在安全间隙之内。然而这种方法测量时候就会产生一定的误差，所用的数学公式本身也不能完全反映风偏角与最小距离存在这种关系，其中还存在许多不确定的参数，或者说某些因素采用的估算值，因此这种方法所带来的误差将会很大。
综上所述，测量绝缘子串风偏角和利用数学公式求取导线与杆塔最小距离的方法误差较大，因此我们需要寻求一种操作简单且误差较小的测量方法来代替此方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绝缘子串风偏距离计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种绝缘子串风偏距离计算方法，包括下列步骤：
S1、获取输电杆塔绝缘子串的风偏角；
S2、计算所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数；
S3、计算所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值；
S4、根据所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数与所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值获得输电杆塔绝缘子串的实际风偏距离。
优选的，步骤S2中，计算绝缘子串的风偏补偿系数的方法为：
S21、在实验室内建立包括绝缘子串、倾角传感器、激光测距仪在内的绝缘子串风偏模拟装置；
S22、人工拉动绝缘子串模拟风偏，用倾角传感器实时测量绝缘子串的倾斜角度，用激光测距仪测量人工模拟绝缘子串风偏距离L；
S23、将绝缘子串视为刚体，在风吹时不发生任何弯曲或变形，在此条件下，计算绝缘子串刚性风偏距离M；
S24、绝缘子串刚性风偏距离M与人工模拟绝缘子串风偏距离L的比值即为补偿系数；
优选的，步骤S21中，所述绝缘子串风偏模拟装置还包括支撑架、传动绳、球头挂环、主控电脑，所述绝缘子串底部与传动绳相连，所述绝缘子串顶部通过球头挂环与支撑架顶部相连，所述球头挂环上设置倾角传感器，所述倾角传感器与主控电脑信号相连，所述激光测距仪设置于支撑架上。
优选的，步骤S3中，所述绝缘子串刚性风偏距离M等于所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值，采用下式计算M：
M＝sinθ*H
式中，H表示绝缘子串高度，θ表示绝缘子串的倾斜角度。
优选的，所述绝缘子串高度H的计算方法为：H＝单片绝缘子结构高度*绝缘子片数+上挂环距离+下导线悬挂距离。
优选的，所述单片绝缘子结构高度为146mm、155mm或170mm。
优选的，所述绝缘子片数为7片、9片或14片。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
本发明提供的一种绝缘子串风偏距离计算方法，对比传统的风偏角计算分析方法，采用倾角传感器直接测量风偏角，进行风偏计算分析，从而获得获得风偏补偿系数，其数据获取方便，数据真实有效，计算过程简洁，并且能够在实际中进行运用，为架空输电线路风偏分析提供直接有效的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的一种绝缘子串风偏距离计算方法流程图；
图2为本发明实施例1提供的一种7片146mm绝缘子补偿系数曲线图；
图3为本发明实施例1提供的一种9片146mm绝缘子补偿系数曲线图；
图4为本发明实施例1提供的一种14片146mm绝缘子补偿系数曲线图；
图5为本发明实施例2提供的一种7片155mm绝缘子补偿系数曲线图；
图6为本发明实施例2提供的一种9片155mm绝缘子补偿系数曲线图；
图7为本发明实施例2提供的一种14片155mm绝缘子补偿系数曲线图；
图8为本发明实施例3提供的一种7片170mm绝缘子补偿系数曲线图；
图9为本发明实施例3提供的一种14片170mm绝缘子补偿系数曲线图；
图10为本发明实施例提供的一种风偏补偿系数计算方法流程图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
参见图1与图10，一种绝缘子串风偏距离计算方法，包括下列步骤：
S1、获取输电杆塔绝缘子串的风偏角，由于绝缘子串一般通过球头挂环与输电杆塔相连，在本实施例中，通过在球头挂环上设置倾角传感器来获取绝缘子串的风偏角，同时在不方便设置倾角传感器时，还可采用本领域技术人员现有的风偏角计算公式来进行风偏角计算。
S2、计算所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数，所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数的计算方法包括下列步骤：
S21、为了模拟110V电压下的风偏状态，采用7片或9片146mm绝缘子构成绝缘子串，为了模拟220V电压下的风偏状态，采用14片146mm绝缘子构成绝缘子串，上述所构成的绝缘子串与倾角传感器、激光测距仪共同构成绝缘子串风偏模拟装置；
S22、人工拉动146mm绝缘子串模拟风偏，用激光测距仪测量146mm绝缘子串风偏距离L，用倾角传感器实时测量146mm绝缘子串的风偏角；
S23、将146mm绝缘子串视为刚体，在风吹时不发生任何弯曲或变形，在此条件下，计算绝缘子串刚性风偏距离M；
S24、绝缘子串刚性风偏距离M与146mm绝缘子串风偏距离L的比值即为补偿系数，即补偿系数为：M/L；
在步骤S21中，所述绝缘子串风偏模拟装置还包括支撑架、传动绳、球头挂环、主控电脑，所述146mm绝缘子串底部与传动绳相连，通过传动绳可拉动146mm绝缘子串模拟风偏，所述146mm绝缘子串顶部通过球头挂环与支撑架相连，所述球头挂环上设置倾角传感器，通过该设置可使倾角传感器实时检测146mm绝缘子串的风偏角，所述倾角传感器与主控电脑信号相连，所获得风偏角可在主控电脑上实时显示，所述激光测距仪设于支撑架上，用于检测支撑架与绝缘子串的距离，所获得的结果即为146mm绝缘子串风偏距离L。
S3、计算所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值；
所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值等于绝缘子串刚性风偏距离M，采用下式计算M：
M＝sinθ*H
式中，H表示绝缘子串高度，θ表示绝缘子串的倾斜角度。
绝缘子串高度H的计算方法为：H＝单片绝缘子结构高度*绝缘子片数+上挂环距离+下导线悬挂距离，在本实施例中，单片绝缘子结构高度为146mm，绝缘子片数为7片、9片或14片，上挂环距离与下导线悬挂距离由实地测量得出。
在测量时，由于146mm绝缘子串在自身重力以及风力综合作用下的风偏角不超过40°，因此，在仅在0～40°的条件下测量146mm绝缘子串的风偏距离即可，为了方便计算，将倾斜角度为5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°时的数据做成表1，同时获得如图2、图3、图4所示的补偿系数曲线，表1如下：
表1 146mm绝缘子串测量数据
Figure BDA0001835211750000051
Figure BDA0001835211750000061
S4、根据步骤S24中的公式可知，补偿系数＝M/L，推导出输电杆塔绝缘子串的实际风偏距离＝输电杆塔绝缘子串风偏距离/补偿系数，其中，输电杆塔绝缘子串风偏距离即为绝缘子串刚性风偏距离M，绝缘子串刚性风偏距离M通过公式M＝sinθ*H获得，θ为绝缘子串的实际风偏角。
实施例2
本实施例2与实施例1的区别在于，分别选取7、9、14片的155mm绝缘子构成绝缘子串，为了方便计算，将倾斜角度为5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°时的数据做成表2，并获得如图5、图6、图7所示的补偿系数曲线,，表2如下所示：
表2 155mm绝缘子串测量数据
Figure BDA0001835211750000062
Figure BDA0001835211750000071
实施例3
本实施例3与实施例1的区别在于，分别选取7片或14片170mm绝缘子构成绝缘子串，由于170mm的绝缘子组成14片绝缘子串时，重量太大，难以达到30°以上的风偏角，为了方便计算，选取7片构成的170mm绝缘子串分别在倾斜角度为5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°时的数据以及14片构成的170mm绝缘子串分别在倾斜角度为5°、10°、15°、20°、25°、30°时的数据做成表3，并获得如图8、图9所示的补偿系数曲线,，表3如下所示：
表3 170mm绝缘子串测量数据
Figure BDA0001835211750000081
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种绝缘子串风偏距离计算方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、获取输电杆塔绝缘子串的风偏角；
S2、计算所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数，计算所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数的方法为：
S21、在实验室内建立包括绝缘子串、倾角传感器、激光测距仪在内的绝缘子串风偏模拟装置；
S22、人工拉动绝缘子串模拟风偏，用倾角传感器实时测量绝缘子串的倾斜角度，用激光测距仪测量人工模拟绝缘子串风偏距离L；
S23、将绝缘子串视为刚体，在风吹时不发生任何弯曲或变形，在此条件下，计算绝缘子串刚性风偏距离M；
S24、绝缘子串刚性风偏距离M与人工模拟绝缘子串风偏距离L的比值即为补偿系数；
S3、计算所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值，所述输电杆塔绝缘子串风偏距离的理论值等于绝缘子串刚性风偏距离M，采用下式计算M：
M＝sinθ*H
式中，H表示绝缘子串高度，θ表示绝缘子串的倾斜角度；
S4、根据所述输电杆塔绝缘子串的风偏补偿系数与所述输电杆塔绝缘子串风偏距离理论值获得输电杆塔绝缘子串的实际风偏距离。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子串风偏距离计算方法，其特征在于，步骤S21中，所述绝缘子串风偏模拟装置还包括支撑架、传动绳、球头挂环、主控电脑，所述绝缘子串底部与传动绳相连，所述绝缘子串顶部通过球头挂环与支撑架顶部相连，所述球头挂环上设置倾角传感器，所述倾角传感器与主控电脑信号相连，所述激光测距仪设置于支撑架上。
3.根据权利要求2所述的一种绝缘子串风偏距离计算方法，其特征在于，所述绝缘子串高度H的计算方法为：H＝单片绝缘子结构高度*绝缘子片数+上挂环距离+下导线悬挂距离。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘子串风偏距离计算方法，其特征在于，所述单片绝缘子结构高度为146mm、155mm或170mm。
5.根据权利要求3所述的一种绝缘子串风偏距离计算方法，其特征在于，所述绝缘子片数为7片、9片或14片。
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