CN110910037A - 一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，它包括：计算输电线路风压系数及导线受风体型系数；计算无覆冰期间导线单位长度已知应力；计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载；设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度；计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载；计算覆冰时导线垂直档距；计算覆冰时导线垂直总荷载即为拉力覆冰预警临界值；解决现有覆冰预警技术均是基于气象资料、历史覆冰资料、图像识别能等手段对线路覆冰情况预警，但这些技术手段均存在一定的局限性，并不准确的对线路覆冰情况进行预警技术问题。
Description
技术领域
本发明属于电力输电线路拉力值覆冰预警计算领域；尤其涉及一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法。
背景技术
近年来，随着经济社会的快速发展，电网规模呈爆发式增长，输电线路里程每年增加上万公里，输电线路作为电力输送“高速公路”，成为经济持续发展、人民安居乐业必不可少的基础性工程之一。
由于局部小气候及厄尔尼诺年的影响，我国西南地区冬季线路覆冰成为最常见的自然灾害之一。贵州冬季凝冻范围广，覆冰类型以混合凇为主，对线路危害较大，随着输电线路逐年快速增长，在巡检人员配额不足、人工防冰质量效率低及防冰管控措施不健全等情况下，输电线路在冬季的安全运行将无法得到全面保障。截止2017年贵州电网共安装了256套覆冰在线监测终端，这个数量对于大面积覆冰的贵州远远不足，并且由于终端故障率高、消缺不及时、覆冰厚度计算不准确等原因，不能在冰期更好地指导防冰工作。
因此，如何根据覆冰监测系统拉力值，实现线路覆冰预警，为线路融冰计划提供科学指导，为保证主干电网安全稳定，保证涉及民生的重要用户安全供电，保证所有地级市和县城安全供电具有重要意义。
在现有专利中，公开号为108921396的中国专利公开的一种基于微气象和覆冰历史数据的输电线路覆冰预警方法，该专利根据微气象数据及覆冰历史数据，结合导线当前的覆冰情况，判断覆冰厚度是否会超过预设的限值。但该专利所述方法对微气象数据依赖性较高，很难保障在冰期条件下气象传感器的稳定性，从而较难保障气象监测数据的准确性；又如公开号为104363422的中国专利公开的基于视频监测的输电线路覆冰预警系统，该专利采用图像识别方法，判断线路覆冰情况。但该方法具有一定的适用范围局限性，比如在西南地区由于复杂的局地小气候特征，在冰期往往雾气较重，视频监控系统很难采样到线路覆冰状况。
综合上述现有技术均是基于气象资料、历史覆冰资料、图像识别能等手段对线路覆冰情况预警，但这些技术手段均存在一定的局限性。而利用拉力值对线路覆冰预警还没有相关研究，并且拉力值为覆冰监测系统能够直接测量得到，因此研究输电线路拉力值覆冰预警具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，以解决现有技术均是基于气象资料、历史覆冰资料、图像识别能等手段对线路覆冰情况预警，但这些技术手段均存在一定的局限性，并不准确的对线路覆冰情况进行预警技术问题。
本发明技术方案：
一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，它包括：
步骤1、计算输电线路风压系数及导线受风体型系数；
步骤2、计算无覆冰期间导线单位长度已知应力；
步骤3、根据输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载；
步骤4、设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算出该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度；
步骤5、计算覆冰时导线单位长度风荷载；
步骤6、计算导线单位长度覆冰重量；
步骤7、计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载；
步骤8、计算覆冰时单位长度导线应力；
步骤9、计算覆冰时导线垂直档距；
步骤10、计算覆冰时导线垂直荷载；
步骤11、步骤10计算结果即为设定覆冰比值预警阈值情况下拉力临界值，当覆冰监测系统拉力值大于计算出的拉力临界值时，即进行线路覆冰预警。
步骤1所述输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算公式为：
式中：Vfx为输电线路风压系数取值，v为导线临近区域风速，u为导线受风体型系数取值，D为导线直径(单位：mm)。
步骤2所述无覆冰期间导线单位长度已知应力计算公式为：
Fy＝F/e
式中：F为导线破断力，e为导线安全系数。
步骤3所述根据输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载的公式为：
g1＝mg
g2＝0.0009π·Ds·(Ds+D)g
g3＝g1+g2
g4＝0.000625v2·(D+2Ds)·u·Vfs
式中：m为导线单位长度重量，g为重力加速度，Ds为导线设计冰厚。
步骤4所述设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算出该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度的公式为：
fb＝Δd
d＝fb·Ds
式中：Δd为设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值。
步骤5所述计算覆冰时导线单位长度风荷载的公式为：
gf＝0.000625v2·(D+2d)·u·Vfx
步骤6所述计算导线单位长度覆冰重量：
gb＝0.0009π·d·(d+D)g
所述计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载的公式为：
步骤8所述计算覆冰时单位长度导线应力的公式：
式中：gi为覆冰时单位长度导线应力，E为导线弹性模量，a为导线温度膨胀系数，ti为覆冰时环境温度，t导线设计环境工况温度。
计算覆冰时导线垂直档距和覆冰时导线垂直荷载公式为：
Li＝L+(gi/gfb)·(Lc-L)·(g5/Fy)
Lg＝n·Li·gfb+G
式中：L为水平档距，Lc为线路设计时垂直档距；n为导线分裂数，G为覆冰时绝缘子串与冰总重量。
本发明的有益效果：
本发明依据直线塔覆冰监测系统拉力测量值，提出拉力值覆冰预警计算方法；本发明考虑了线路设计冰厚、冰期垂直档距变化特征，所建立直线塔输电线路拉力值覆冰预警模型精确度较高；解决现有覆冰预警技术均是基于气象资料、历史覆冰资料、图像识别能等手段对线路覆冰情况预警，但这些技术手段均存在一定的局限性，并不准确的对线路覆冰情况进行预警技术问题。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，它包括：
步骤1、计算输电线路风压系数及导线受风体型系数；
步骤2、计算无覆冰期间导线单位长度已知应力；
步骤3、根据步骤1，步骤2输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载；
步骤4、设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算出该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度；
步骤5、计算覆冰时导线单位长度风荷载；
步骤6、计算导线单位长度覆冰重量；
步骤7、根据步骤5，步骤6计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载；
步骤8、根据步骤7结果计算覆冰时单位长度导线应力；
步骤9、根据步骤7，步骤8计算覆冰时导线垂直档距；
步骤10、根据步骤7，步骤9计算覆冰时导线垂直荷载；
步骤11、根据步骤10计算结果即为设定覆冰比值预警阈值情况下拉力临界值，当覆冰监测系统拉力值大于计算出的拉力临界值时，即进行线路覆冰预警。
步骤1所述输电线路风压系数及导线受风体型系数，根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》计算公式为：
式中：Vfx为输电线路风压系数取值，v为导线临近区域风速，u为导线受风体型系数取值，D为导线直径(单位：mm)。
步骤2所述无覆冰期间导线单位长度已知应力计算公式为：
Fy＝F/e
式中：F为导线破断力，e为导线安全系数。
步骤3所述根据步骤1，步骤2输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载：
g1＝mg
g2＝0.0009π·Ds·(Ds+D)g
g3＝g1+g2
g4＝0.000625v2·(D+2Ds)·u·Vfs
式中：m为导线单位长度重量，g为重力加速度，Ds为导线设计冰厚。
步骤4所述设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算出该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度：
fb＝Δd
d＝fb·Ds
式中：Δd为设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值。
步骤5所述计算覆冰时导线单位长度风荷载：
gf＝0.000625v2·(D+2d)·u·Vfx
步骤6所述计算导线单位长度覆冰重量：
gb＝0.0009π·d·(d+D)g
步骤7所述根据步骤5，步骤6计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载：
步骤8所述根据步骤7结果计算覆冰时单位长度导线应力，根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》中状态方程求解表达式：
式中：gi为覆冰时单位长度导线应力，E为导线弹性模量，a为导线温度膨胀系数，ti为覆冰时环境温度，t导线设计环境工况温度。
步骤9所述根据步骤7，步骤8计算覆冰时导线垂直档距：
Li＝L+(gi/gfb)·(Lc-L)·(g5/Fy)
式中：L为水平档距，Lc为线路设计时垂直档距。
步骤10所述根据步骤7，步骤9计算覆冰时导线垂直荷载：
Lg＝n·Li·gfb+G
式中：n为导线分裂数，G为覆冰时绝缘子串与冰总重量。
步骤11所述根据步骤10计算结果即为设定覆冰比值预警阈值情况下拉力临界值，当覆冰监测系统拉力值大于计算出的拉力临界值时，即进行线路覆冰预警：
L临界＝Lg。
Claims (10)
1.一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，它包括：
步骤1、计算输电线路风压系数及导线受风体型系数；
步骤2、计算无覆冰期间导线单位长度已知应力；
步骤3、根据输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载；
步骤4、设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算出该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度；
步骤5、计算覆冰时导线单位长度风荷载；
步骤6、计算导线单位长度覆冰重量；
步骤7、计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载；
步骤8、计算覆冰时单位长度导线应力；
步骤9、计算覆冰时导线垂直档距；
步骤10、计算覆冰时导线垂直荷载；
步骤11、步骤10计算结果即为设定覆冰比值预警阈值情况下拉力临界值，当覆冰监测系统拉力值大于计算出的拉力临界值时，即进行线路覆冰预警。
2.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤1所述输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算公式为：
式中：Vfx为输电线路风压系数取值，v为导线临近区域风速，u为导线受风体型系数取值，D为导线直径(单位：mm)。
3.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤2所述无覆冰期间导线单位长度已知应力计算公式为：
Fy＝F/e
式中：F为导线破断力，e为导线安全系数。
4.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤3所述根据输电线路风压系数及导线受风体型系数，计算考虑设计冰厚下导线单位长度比载的公式为：
g1＝mg
g2＝0.0009π·Ds·(Ds+D)g
g3＝g1+g2
g4＝0.000625v2·(D+2Ds)·u·Vfs
式中：m为导线单位长度重量，g为重力加速度，Ds为导线设计冰厚。
5.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤4所述设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值，计算出该阈值情况下输电线路等值覆冰厚度的公式为：
fb＝Δd
d＝fb·Ds
式中：Δd为设定冰期输电线路覆冰比值预警阈值。
6.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤5所述计算覆冰时导线单位长度风荷载的公式为：
gf＝0.000625v2·(D+2d)·u·Vfx。
7.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤6所述计算导线单位长度覆冰重量：
gb＝0.0009π·d·(d+D)g。
8.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：所述计算覆冰时导线单位长度综合垂直荷载的公式为：
9.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：步骤8所述计算覆冰时单位长度导线应力的公式：
式中：gi为覆冰时单位长度导线应力，E为导线弹性模量，a为导线温度膨胀系数，ti为覆冰时环境温度，t导线设计环境工况温度。
10.根据权利要求1所述的一种直线塔输电线路拉力值覆冰预警计算方法，其特征在于：计算覆冰时导线垂直档距和覆冰时导线垂直荷载公式为：
Li＝L+(gi/gfb)·(Lc-L)·(g5/Fy)
Lg＝n·Li·gfb+G
式中：L为水平档距，Lc为线路设计时垂直档距；n为导线分裂数，G为覆冰时绝缘子串与冰总重量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200324 |
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