CN110986881A - 一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统 - Google Patents

一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统 Download PDF

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Abstract

一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统包括：导线倾角检测装置、气象传感器以及监测中心，导线倾角检测装置设置在导线悬挂点附近，实时测量导线的倾角；气象传感器设置在输电线路铁塔上，实时采集气象数据；监测中心设置有服务器，服务器与导线倾角检测装置和气象传感器无线连接；服务器包括数据接收模块、计算模块；数据接收模块接收来自导线倾角检测装置和气象传感器的检测数据；计算模块根据接收的数据计算导线上的冰重比载。本发明通过在线检测输电线路的实时气象温度和导线的倾角数据，能够及时反映供电线路的覆冰状态。管理人员可以通过这些信息对冰雪灾害及时预警并制定除冰计划，从而能够进一步提高覆冰区电网运行的安全性。

Description

一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统
技术领域
本发明属于输电线路技术领域，具体涉及一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统。
背景技术
在输电过程中，输电线路的部分区段经过中度冰区，覆冰即其引起的各类冰害事故严重危害电力系统的安全运行。尤其，我国得冰害事故具有持续时间长、发生频率高以及覆盖面积大等特点。覆冰会引起输电设备电气性能和机械性能下降、引起过载荷，不均匀覆冰或不同期脱冰会引起不均衡张力差。严重的覆冰会引起绝缘子串覆冰闪络即覆冰导线舞动事故。
因此，需要一种覆冰监测系统，对中重冰区覆冰进行在线监测及预警。目前国内外对于覆冰的监测主要采用称重法。其中，一种方法为在连接金具上焊接或粘贴光纤光栅应变传感器，但是这种光纤调制解调仪存在结构复杂，环境适应能力差且功耗较高的缺点。另一种方法为采用拉力传感器，即将拉力传感器(集成角度传感器)串接在绝缘子串中，则覆冰的质量可以直接通过拉力的变化反应出来，并可以计算导线的等值覆冰厚度。这种方法比较直接，计算精度较高，但是对于串接于绝缘子串中的传感器要求很高，串接于绝缘子串中的传感器必须具有比绝缘子连接金具更优的机械性能及设计荷载，其设计载荷应依据输电线路绝缘子的连接金具(例如，球头挂环)的机械强度设计值，并适当放大，而且增加的结构高度有严格的限制条件。
因此需要一种更加简单便捷的覆冰监测系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统，通过测量当地气象温度、导线倾角等参数，来监测输电线路的覆冰情况。
本发明具体采用以下技术方案：
一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统包括：导线倾角检测装置、气象传感器以及监测中心，其特征在于：
所述导线倾角检测装置设置在导线悬挂点附近，实时测量导线的倾角并将检测数据传送给所述检测中心；
所述气象传感器设置在输电线路铁塔上，实时采集气象数据并将采集到的气象数据传送给所述检测中心，其中，所述气象传感器测量实时气温；
所述监测中心设置有服务器，与所述导线倾角检测装置和气象传感器无线连接；
所述服务器包括数据接收模块、计算模块；
所述数据接收模块接收来自所述导线倾角检测装置和气象传感器的检测数据；
所述计算模块根据接收的数据计算导线上的覆冰重量。
本发明还进一步采用以下优选技术方案：
所述计算模块包括水平应力与比载的关联值计算单元，
所述关联值计算单元通过以下公式1计算水平应力σ0与比载γ的关联值δ即
Figure BDA0002321001690000021
的值：
公式1：
Figure BDA0002321001690000022
其中，θ为两个悬挂点中较低悬挂点处导线与水平面的夹角，通过所述导线倾角检测装置测量获得，γ为导线的比载，l为两个悬挂点之间的档内距离，σ0为导线的水平应力，β为两个悬挂点之间的高差角，h为两个悬挂点的高度差。
所述计算模块还包括实时水平应力计算单元，
所述实时水平应力计算单元通过以下公式2计算实时水平应力值σn：
公式2：
Figure BDA0002321001690000023
其中，σn为受气象影响时的水平应力，E为导线的弹性系数(MPa)，gn为受气象影响时导线的综合比载(N/(m·mm2))，g0为导线的原始比载，α为导线热膨胀系数(1/℃)tn为受到气象影响时的气温(℃)，t0常温温度(℃)。
所述计算模块还包括综合计算单元，
所述综合计算单元将计算获得的算实时水平应力值σn代入到所述公式1，获得为受气象影响时导线的综合比载gn，再通过以下公式3计算获得导线的冰重比载ω：
公式3：
ω＝gn-g0
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在线检测输电线路的实时气象温度和导线的倾角数据，能够及时反映供电线路的覆冰状态。管理人员可以通过这些信息对冰雪灾害及时预警并制定除冰计划，从而能够进一步提高覆冰区电网运行的安全性。
附图说明
图1是本发明的基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统的示意图。
图2是悬挂点不等高的输电线路的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统包括：导线倾角检测装置1、气象传感器2以及监测中心(图中未示出)。
其中，导线倾角检测装置1设置在导线悬挂点附近，实时测量导线的倾角并将检测数据传送给所述检测中心；
气象传感器2设置在输电线路铁塔上，实时采集气象数据并将采集到的气象数据传送给所述检测中心，其中，气象传感器2测量实时气温等气象信息。
监测中心设置有服务器(图中未示出)，与导线倾角检测装置1和气象传感器2无线连接；
服务器包括数据接收模块、计算模块；
数据接收模块接收来自导线倾角检测装置1和气象传感器2的检测数据；
所述计算模块根据接收的数据计算导线上的覆冰重量。
所述计算模块包括水平应力与比载的关联值计算单元、水平应力计算单元以及综合计算单元。
图2是悬挂点不等高的输电线路的示意图，如图2所示，
所述关联值计算单元通过以下公式1计算水平应力σ0与比载γ的关联值δ即
Figure BDA0002321001690000031
的值：
公式1：
Figure BDA0002321001690000041
其中，θ为两个悬挂点中较低悬挂点A处导线与水平面的夹角，通过所述导线倾角检测装置测量获得，γ为导线的比载，l为两个悬挂点A、B之间的档内距离，σ0为导线的水平应力，β为两个悬挂点A、B之间的高差角，h为两个悬挂点A、B的高度差。
所述实时水平应力计算单元通过以下公式2计算实时水平应力值σn：
公式2：
Figure BDA0002321001690000042
其中，σn为受气象影响时的水平应力，E为导线的弹性系数(MPa)，gn为受气象影响时导线的综合比载(N/(m·mm2))，g0为导线的原始比载，α为导线热膨胀系数(1/℃)tn为受到气象影响时的气温(℃)，t0常温温度(℃)。
所述综合计算单元将计算获得的算实时水平应力值σn代入到所述公式1，获得为受气象影响时导线的综合比载gn，再通过以下公式3计算获得导线的冰重比载ω：
公式3：
ω＝gn-g0
本发明通过在线检测输电线路的实时气象温度和导线的倾角数据，能够及时反映供电线路的覆冰状态。管理人员可以通过这些信息对冰雪灾害及时预警并制定除冰计划，从而能够进一步提高覆冰区电网运行的安全性。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统包括：导线倾角检测装置、气象传感器以及监测中心，其特征在于：
所述导线倾角检测装置设置在导线悬挂点附近，实时测量导线的倾角并将检测数据传送给所述检测中心；
所述气象传感器设置在输电线路铁塔上，实时采集气象数据并将采集到的气象数据传送给所述检测中心，其中，所述气象传感器测量实时气温；
所述监测中心设置有服务器，与所述导线倾角检测装置和气象传感器无线连接；
所述服务器包括数据接收模块、计算模块；
所述数据接收模块接收来自所述导线倾角检测装置和气象传感器的检测数据；
所述计算模块根据接收的数据计算导线上的覆冰重量。
2.根据权利要求1所述的基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统，其特征在于：
所述计算模块包括水平应力与比载的关联值计算单元，
所述关联值计算单元通过以下公式1计算水平应力σ0与比载γ的关联值δ即
Figure FDA0002321001680000011
的值：
公式1：
Figure FDA0002321001680000012
其中，θ为两个悬挂点中较低悬挂点处导线与水平面的夹角，通过所述导线倾角检测装置测量获得，γ为导线的比载，l为两个悬挂点之间的档内距离，σ0为导线的水平应力，β为两个悬挂点之间的高差角，h为两个悬挂点的高度差。
3.根据权利要求2所述的基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统，其特征在于：
所述计算模块还包括实时水平应力计算单元，
所述实时水平应力计算单元通过以下公式2计算实时水平应力值σn：
公式2：
Figure FDA0002321001680000013
其中，σn为受气象影响时的水平应力，E为导线的弹性系数(MPa)，gn为受气象影响时导线的综合比载(N/(m·mm2))，g0为导线的原始比载，α为导线热膨胀系数(1/℃)tn为受到气象影响时的气温(℃)，t0常温温度(℃)。
4.根据权利要求2或3所述的基于气象温度的输电线路覆冰在线监测系统，其特征在于：
所述计算模块还包括综合计算单元，
所述综合计算单元将计算获得的算实时水平应力值σn代入到所述公式1，获得为受气象影响时导线的综合比载gn，再通过以下公式3计算获得导线的冰重比载ω。
公式3：
ω＝gn-g0。
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