CN110132234A - 输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法，该输电线静态倾斜角监测方法包括步骤：建立三维直角坐标系；获取俯仰角和翻滚角；所述俯仰角为输电线绕所述三维直角坐标系的Y轴转动所产生的夹角；所述翻滚角为所述输电线绕所述三维直角坐标系的X轴转动所产生的夹角；计算静态倾斜角。本申请能够准确监测输电线的静态倾斜角。
Description
技术领域
本申请涉及输电线路覆冰在线监测领域，尤其涉及一种输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法。
背景技术
输电线路覆冰容易引起线路导线的跳闸短路甚至倒塔等事故。在倾角法输电线路覆冰在线监测系统中，需考虑风荷载对输电线倾斜角的影响，因此关于输电线倾斜角以及风偏角的监测对于研究和监测输电线路覆冰具有重要的意义。根据输电线路覆冰的特点，得知等值覆冰厚度属于缓变量，覆冰监测属于静态测量范畴。因此为了精确测量拉力/倾角等参量，需确保监测过程是静态测量。实际上在很多情况下，由于风荷载的存在，使得输电线应力、输电线倾斜角以及风偏角等参量有时处于动态变化中。所以必须寻求一种能在动态条件下实现静态倾斜角测量的方法。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法，该输电线静态倾斜角监测方法能够监测得到输电线路的静态倾斜角，从而能够简化输电线路覆冰厚度的监测模式，提高效率。具体技术方案如下：
一种输电线静态倾斜角监测方法，包括以下步骤：
建立三维直角坐标系；
获取俯仰角和翻滚角；所述俯仰角为输电线绕所述三维直角坐标系的Y轴转动所产生的夹角；所述翻滚角为所述输电线绕所述三维直角坐标系的X轴转动所产生的夹角；
根据以下公式计算静态倾斜角；
α＝β0+(α0-β0)×cosβ
其中，α为所述俯仰角，β为所述翻滚角；α0为所述静态倾斜角；β0为高差角。
可选的，还包括根据以下公式确定偏航角，所述偏航角为所述输电线绕所述三维直角坐标系的Z轴转动所产生的夹角；
γ＝(α0-β0)×sinβ÷cosα
其中γ为偏航角，α为所述俯仰角，β为所述翻滚角；α0为所述静态倾斜角；β0为高差角。
可选的，还包括获取周期内所述输电线的摆动规律；所述摆动规律由所述周期内，所述翻滚角的最大值、最小值和中心值确定。
可选的，包括获取周期内所述输电线的摆动规律；所述摆动规律由所述周期内所述翻滚角的速度变化率及所述翻滚角的最大值确定。
可选的，所述俯仰角和翻滚角由角度传感器监测得到。
一种等值覆冰厚度计算方法，用于确定输电线的覆冰厚度，包括如上述的输电线静态倾斜角监测方法。
可选的，还包括利用倾角法输电线路覆冰计算模型计算等值覆冰厚度。。
本发明实施例提供的一种输电线静态倾斜角监测方法，通过建立三维直角坐标系，引入欧拉角方位表示法重新定义输电线的相关角度；利用倾斜角、高差角、俯仰角、翻滚角和静态倾斜角的映射关系计算静态倾斜角。考虑到风荷载对静态倾斜角的影响，从而实现静态倾斜角的监测，进一步有利于提高覆冰厚度监测的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的输电线静态倾斜角监测方法流程图；
图2是本申请三维坐标系及相关角度示意图；
图3是俯仰角与翻滚角之间变化关系的数值仿真结果图，其中横坐标轴为翻滚角，纵坐标轴为俯仰角；
图4是偏航角与翻滚角之间变化关系的数值仿真结果图，其中横坐标轴为翻滚角，中坐标轴为偏航角。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于目前输电线路覆冰监测技术来说，传感器可以实时监测输电线动态倾斜角以及风偏角，然而由于风荷载对输电线的影响一直存在，导致静态条件下的输电线倾斜角无法轻易测出，这无疑对输电线路覆冰厚度监测带来了一定的困难。
目前，在研究输电线路风偏现象时，主要是针对极端气象条件下风偏对输电线路塔线体系的各种力学参数的影响进行研究，比如输电线应力、杆塔载荷、放电间隙等参量。这是由于电力部门在设计输电线路塔线体系时采用的是极限设计法则，所以关于输电线路风偏现象的研究主要是在极端气象条件下进行的。然而随着电力部门对精细化管理的需要、状态检修方式的推进、物联网技术的发展以及输电线路在线监测技术的兴起，过去关于风偏现象研究的理论体系只局限于极限气象条件下的理论体系已经满足不了新的需求，有必要对输电线路输电线在有风工况下空间的位置、姿态及其运动轨迹进行一步的深入研究。
基于此，本申请为了更好地对输电线在有风工况下的空间的位置、姿态及其运动轨迹进行描述和研究，引入三维坐标系，根据欧拉角方位表示法重新定义输电线相关角度，推导相应公式得到输电线路静态倾斜角，从而能够提高输电线路覆冰厚度监测效率。
如图1所示，一种输电线静态倾斜角监测方法，包括以下步骤：
S11：建立三维直角坐标系；
S12：获取俯仰角α和翻滚角β；其中，俯仰角α为输电线绕所述三维直角坐标系的Y轴转动所产生的夹角；翻滚角β为所述输电线绕所述三维直角坐标系的X轴转动所产生的夹角具体的，参照附图2所示；
S13：根据以下公式计算静态倾斜角；
α＝β0+(α0-β0)×cosβ……(1)
其中，α为所述俯仰角，β为所述翻滚角；α0为所述静态倾斜角；β0为高差角。
在输电线路领域，俯仰角相当于输电线路倾斜角，翻滚角相当于输电线路风偏角，而这2个参数可以通过角度传感器测量得到。
本实施例中，通过实时测得的俯仰角和翻滚角计算静态倾斜角，能够考虑到风荷载的影响，从而计算出更为精确的静态倾斜角。
在另一个实施例中，输电线静态倾斜角监测方法还包括确定偏航角，偏航角为输电线与S11中绕所述三维直角坐标系的Z轴转动所产生的夹角；具体根据以下公式进行推算：
γ＝(α0-β0)×sinβ÷cosα……(3)
其中γ为偏航角，α为所述俯仰角，β为所述翻滚角；α0为所述静态倾斜角；β0为高差角。
本实施例中，偏航角可以作为一个空间定位，根据偏航角与翻滚角之间的关联关系，可以更好地描述输电线的运动规律和运动轨迹。
进一步的，在本实施例中，为更好的描述输电线摆动现象，可以在单个周期内获取输电线的摆动规律；该摆动规律可以由一个周期内，翻滚角的最大值、最小值和中心值确定。或者摆动规律可以由一个周期内翻滚角的速度变化率及翻滚角的最大值确定。通过对输电线周期的摆动规律，可以进一步确定输电线摆动情况，从而计算出其实时的角度极限值和静态倾斜角，从而能进一步提高覆冰厚度测量的准确性。
本申请实施例还提供了一种等值覆冰厚度计算方法，用于确定输电线的覆冰厚度，包括如上述的输电线静态倾斜角监测方法。进一步的，该等值覆冰厚度计算方法还包括利用倾角法输电线路覆冰计算模型计算等值覆冰厚度。
下面结合具体的例子进行说明：
例1：已知初始倾斜角(俯仰角)为11°，高差角为5°，根据上述公式(1)，可得俯仰角与翻滚角之间变化关系的数值仿真结果图如图3所示。
例2：已知静态俯仰角为11°，高差角为5°，根据上述公式(3)，可得偏航角与翻滚角之间变化关系的数值仿真结果图如图4所示。
例3：已知某输电线路在温度为-1.7℃，档距内的高差角为5°，计算输电线路覆冰厚度(mm)。
已知温度(t)＝-1.7℃，档距内的高差角(β0)＝5°，
假设根据传感器实时测得的数据：俯仰角(α1)＝6°、翻滚角(β1)＝80°。
根据公式(2)，求得静态倾斜角(α0)＝11°。
最后再根据已知温度(t)、静态倾斜角(α0)，和倾角法输电线路覆冰计算模型计算覆冰厚度。需要说明的是，因倾角法输电线路覆冰计算模型多种多样，本申请对倾角法输电线路覆冰计算模型不做限制，只要能够实现由静态倾斜角到覆冰厚度的计算即可。
需要说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施方式对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种输电线静态倾斜角监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立三维直角坐标系；
获取俯仰角和翻滚角；所述俯仰角为输电线绕所述三维直角坐标系的Y轴转动所产生的夹角；所述翻滚角为所述输电线绕所述三维直角坐标系的X轴转动所产生的夹角；
根据以下公式计算静态倾斜角；
α＝β0+(α0-β0)×cosβ
其中，α为所述俯仰角，β为所述翻滚角；α0为所述静态倾斜角；β0为高差角。
2.根据权利要求1所述的输电线静态倾斜角监测方法，其特征在于，还包括根据以下公式确定偏航角，所述偏航角为所述输电线绕所述三维直角坐标系的Z轴转动所产生的夹角；
γ＝(α0-β0)×sinβ÷cosα
其中γ为偏航角，α为所述俯仰角，β为所述翻滚角；α0为所述静态倾斜角；β0为高差角。
3.根据权利要求2所述的输电线静态倾斜角监测方法，其特征在于，还包括获取周期内所述输电线的摆动规律；所述摆动规律由所述周期内，所述翻滚角的最大值、最小值和中心值确定。
4.根据权利要求3所述的输电线静态倾斜角监测方法，其特征在于，包括获取周期内所述输电线的摆动规律；所述摆动规律由所述周期内所述翻滚角的速度变化率及所述翻滚角的最大值确定。
5.根据权利要求1-4任一项所述的输电线静态倾斜角监测方法，其特征在于，所述俯仰角和翻滚角由角度传感器监测得到。
6.一种等值覆冰厚度计算方法，用于确定输电线的覆冰厚度，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的输电线静态倾斜角监测方法。
7.根据权利要求6所述的一种等值覆冰厚度计算方法，其特征在于，还包括利用倾角法输电线路覆冰计算模型计算等值覆冰厚度。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201910435276.5A CN110132234A (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法 |
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| CN201910435276.5A CN110132234A (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法 |
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| CN201910435276.5A Pending CN110132234A (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 输电线静态倾斜角监测方法及等值覆冰厚度计算方法 |
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| CN (1) | CN110132234A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115683020A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-02-03 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 输电线路覆冰厚度监测方法及装置、存储介质及设备 |
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2019
- 2019-05-23 CN CN201910435276.5A patent/CN110132234A/zh active Pending
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| CN115683020A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-02-03 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 输电线路覆冰厚度监测方法及装置、存储介质及设备 |
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