CN112329221A - 输电线覆冰厚度确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电力系统技术领域，提供了一种输电线覆冰厚度确定方法，所述方法包括：获取输电线空载模型以及覆冰模型；根据输电线空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及空载水平应力；根据覆冰模型构建覆冰方程；根据自重比载、空载水平应力、覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；根据综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。本发明实施例提供的输电线覆冰厚度确定方法结合了静态力学平衡原理和以及状态方程，确定输电线模型与水平应力等关键参数之间的关系，进而实现覆冰厚度高精度推算。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种输电线覆冰厚度确定方法。
背景技术
高压输电线路作为电网系统的重要组成部分，承载着国民生产和生活所需能源的运输命脉，其长期暴露在自然环境中，时刻受冰雪、风沙等气象环境的影响，长期运行经验表明，覆冰导致输电线机械性能和电气安全净空距离急剧改变，造成导线过载断线、融冰跳跃等风险发生的概率增加，是影响电网系统稳定性的主要原因。目前，覆冰险情监测与预警已成为电网运行安全管理部门关注的焦点，其中覆冰厚度是风险评估、除冰决策等电网防灾减灾方案设计的主要参数。因此，开展高压输电线覆冰厚度精细反演方法研究对提高电力资源长距离输送的安全性、可靠性和稳定性具有重要的实际应用价值。
目前，常用的输电线覆冰厚度确定方法主要有：1)利用卡尺或卷尺人工实地接触式直接量取覆冰厚度输电线直径或截面周长，然后计算覆冰厚度或将冰融化为水称重计算，该传统方法测量精度较高，但操作危险性较大；2)通过拉力、倾角等传感器测量输电线状态参数，根据力学平衡原理间接计算输电线覆冰厚度，该方法能较好地实现输电线覆冰厚度实时连续观测，但要面对传感器性能、外界环境干扰等问题的挑战，稳定性差；3)采用数字图像边缘检测技术，从定点或有/无人机载平台安置摄像机获取的覆冰输电线路视频影像或图像中提取导线直径，间接计算覆冰厚度，该方法较好地克服了传统接触式测量人员伤害等困难，提高了覆冰厚度提取自动化与可视化程度，但覆冰厚度提取精度不足。此外，还有覆冰生长模型预测法等其他方法，但是大多数方法都或多或少的存在精度不高、稳定性差或者危险度高的技术问题。
可见，现有技术还无法实现安全、高效、准确地确定输电线覆冰厚度。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种输电线覆冰厚度确定方法，旨在解决现有技术还存在的无法实现安全、高效、准确地确定输电线覆冰厚度的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种输电线覆冰厚度确定方法，包括：
获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型；
根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力；
根据所述覆冰模型确定覆冰方程；所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系；
根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系；
根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
本发明实施例的另一目的在于提供一种输电线覆冰厚度确定装置，其特征在于，包括：
输电线模型获取单元，用于获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型；
自重比载与空载水平应力确定单元，用于根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力；
覆冰方程确定单元，用于根据所述覆冰模型确定覆冰方程；所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系；
综合比载确定单元，用于根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系；
输电线覆冰厚度确定单元，用于根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述所述输电线覆冰厚度确定方法的步骤。
本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述所述输电线覆冰厚度确定方法的步骤。
本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定方法，在获取到输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型后，利用空载模型以及预设的已知导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力，然后进一步确定用于描述输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系的覆冰方程，并根据自重比载、空载水平应力、覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载，从而最终利用综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。本发明提供的输电线覆冰厚度确定方法结合静态力学平衡原理和以及状态方程，确定输电线模型与水平应力等关键参数之间的关系，进而实现覆冰厚度高精度推算。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种利用覆冰点云数据确定输电线模型的步骤流程图；
图3为本发明实施例提供的输电线形态分布示意图；
图4为本发明实施例提供的一种确定输电线抛物线模型的步骤流程图；
图5为本发明实施例提供的一种确定拟合直线方程的步骤流程图，
图6为本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的执行输电线覆冰厚度确定方法的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
图1为本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定方法的步骤流程图，具体包括以下步骤：
步骤S102，获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型。
在本发明实施例中，理想状态下，输电线可看做没有刚性的柔性索链，只承受其自身重力而无弯矩，处于力学平衡状态，其中输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型均可以用悬链线方程描述，进一步的抛物线方程可看做悬链线方程的近似表达，从而简化空载模型和覆冰模型。具体的，模型的表达式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，A、B、C是可以观测获取的参数，而在后续的图2中，具体提供了一种可行的计算规则，具体请参阅图2及其解释说明。
步骤S104，根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力。
在本发明实施例中，比载是指输电线单位长度截面承受的重力，当输电线为空载状态时，此时比载为自重比载，输电线单位长度截面承受的重力仅为自身的重力，也就是说，输电线空载状态下的自重比载可以由已知的导线参数确定，具体计算公式为：
γ0＝m0g/S
其中，γ0为自重比载，m0为单位长度输电线质量，g为当地重力加速度，S为输电线截面积，以上参数均可通过查表获取，来作为预设的导线参数。
进一步的，水平应力是指输电线在自重、覆冰、风压等作用下导线单位横截面面积承受张力的水平分量。具体的，水平应力可表示输电线模型参数和比载的函数，需要说明的一点是，该函数不仅仅只适用于空载状态，同样适用于覆冰状态，其具体公式为：
σ＝γ/(2Acosβ)
其中，σ即为水平应力，γ为比载，A和β同样可以理解为导线参数，A的具体含义请参阅前述步骤S102，而β为输电线高差角，具体含义可以参阅图3及其解释说明。
在本发明实施例中，结合前述公式可知，在根据导线参数确定输电线空载状态下的自重比载γ0后，进一步结合导线参数A和β，可以计算出输电线空载状态下的空载水平应力σ0。
步骤S106，根据所述覆冰模型确定覆冰方程。
在本发明实施例中，所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系。
在本发明实施例中，基于前述步骤S104的描述，水平应力可表示输电线模型参数和比载的函数，需要说明的一点是，该函数不仅仅只适用于空载状态，同样适用于覆冰状态，因此，覆冰方程实质上也就是水平应力可表示输电线模型参数和比载的函数：
σ＝γ/(2Acosβ)
当然，与前述不同的是，在该方程中，覆冰状态下的水平应力σ1和覆冰状态下的综合比载γ1均是未知数，这是因为覆冰状态下的综合比载，不仅仅要考虑自身的重力，还需要额外考虑未知的冰重。
步骤S108，根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载。
在本发明实施例中，所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系。其中，预设的输电线状态方程中的状态参数包括：输电线空载温度、输电线覆冰温度、输电线档距、输电线高差角、输电线温膨系数以及输电线弹性系数。所述输电线状态方程的具体公式为：
其中，σm、σn分别对应两种状态下的输电线水平应力，在本发明中即分别对应空载状态下的空载水平应力σ0以及覆冰状态下的覆冰水平应力σ1；γm、γn分别对应两种状态下的比载，在本发明中即分别对应空载状态下的自重比载γ0以及覆冰状态下的综合比载γ1；tm、tn分别为两种状态下输电线的温度，本发明中即分别对应空载状态下输电线温度和覆冰状态下输电线温度，可以查询获取；l为输电线档距、β为输电线高差角，其定义可以参阅图3及其解释说明；α为输电线温膨系数、E为弹性系数，均可查表获取。
在本发明实施例中，可以看出，在空载水平应力σ0以及自重比载γ0已知，剩余参数都可以查表获取的前提下，输电线状态方程仅有两个未知数覆冰水平应力σ1以及综合比载γ1，而覆冰水平应力σ1以及综合比载γ1符合上述覆冰方程，结合上述公式，即可确定输电线覆冰状态下的综合比载γ1。
步骤S110，根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
在本发明实施例中，根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度通常都是先确定冰重比载，再根据冰重比载来确定输电线覆冰厚度，具体的计算公式如下。
其中，可以理解，在覆冰状态下，输电线综合比载为自重比载和冰重比载之和，在不考虑风荷载影响，则冰重比载γ冰＝综合比载γ1-自重比载γ0，进一步的，冰重比载γ冰来源于输电线上覆冰，基于质量守恒定律，可以推演得到输电线上的等值覆冰厚度b：具体计算公式为：
γ冰＝γ1-γ0＝ρ[π(b+d/2)2-π(d/2)2]g/S
即
其中，ρ为等值覆冰密度，通常取值0.9×103，d为导线截面直径，可以查表获取，其余参数同上。
在本发明实施例中，需要说明的一点是，输电线的实际覆冰是密度不均匀、断面形状极不规则的空间体，其断面形状以近似椭圆和多边形较为常见。我国电力系统架空输电线路设计标准规定采用等值覆冰厚度作为线路覆冰厚度设计标准，即将形状不规则和密度不均匀的覆冰厚度归算为标准圆柱形和标准密度下的覆冰厚度，因此，所确定的等值覆冰厚度b即为要求的输电线覆冰厚度。
在本发明实施例中，可以看出，构建出了输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型之后，基于预先可以查表获取的一些参数，结合水平应力方程以及输电线状态方程，就可以直接确定输电线覆冰厚度，计算结果准确，过程稳定，安全性好。
本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定方法，在获取到输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型后，利用空载模型以及预设的已知导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力，然后进一步确定用于描述输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系的覆冰方程，并根据自重比载、空载水平应力、覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载，从而最终利用综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。本发明提供的输电线覆冰厚度确定方法结合静态力学平衡原理和以及状态方程，确定输电线模型与水平应力等关键参数之间的关系，进而实现覆冰厚度高精度推算。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种利用覆冰点云数据确定输电线模型的步骤流程图，具体包括以下步骤：
步骤S202，获取输电线空载状态下的空载点云数据以及输电线覆冰状态下的覆冰点云数据。
在本发明实施例中，基于机载激光雷达技术获取的点云数据能够较好的反映出输电线空载状态以及覆冰状态的形态，数据获取安全高效，确定出的输电线模型准确。
步骤S204，根据所述空载点云数据构建输电线空载状态下的空载抛物线模型。
步骤S206，根据所述覆冰点云数据构建输电线覆冰状态下的覆冰抛物线模型。
在本发明实施例中，为便于理解输电线的抛物线模型，具体请参阅图3所示出的输电线形态分布示意图。
在本发明实施例中，基于点云数据，可以反演计算得到输电线的空载抛物线模型以及覆冰抛物线模型，当然两个步骤的计算过程相似，在此仅以图4示出空载抛物线模型的计算过程，覆冰抛物线模型的计算过程与空载抛物线模型相仿，本领域技术人员可以根据空载抛物线模型的计算过程知晓覆冰抛物线模型的计算过程，具体如图4所示。
如图3所示，为本发明实施例提供的输电线形态分布示意图，详述如下。
在本发明实施例中，结合示意图可以看出输电线档距l以及输电线高差角β的定义，此时，确定的输电线抛物线模型为：
刚好对应于图S102中示出的y＝Ax2+Bx+C。
如图4所示，为本发明实施例提供的一种确定输电线抛物线模型的步骤流程图，具体包括以下步骤。
步骤S402，将所述空载点云数据投影至二维水平坐标系，并基于最小二乘法确定拟合直线方程。
在本发明实施例中，拟合直线方程主要是用于确定电力线走向。
步骤S404，将所述空载点云数据投影至以所述拟合直线方程作为横轴的铅垂坐标系中，并基于最小二乘法拟合抛物线方程。
在本发明实施例中，拟合抛物线方程主要是为了确定电力线形态，此时需要将空载点云数据投影至以所述拟合直线方程作为横轴的铅垂坐标系中。
步骤S406，根据所述拟合直线方程以及所述拟合抛物线方程确定空载抛物线模型。
在本发明实施例中，根据空间几何关系，联合所述拟合直线方程和拟合抛物线方程就可以确定空间抛物线曲线模型。
作为本发明的一个优选实施例，在拟合直线方程和拟合抛物线方程的过程中，仅仅采用一次最小二乘法，本发明为进一步提高输电线模型参数求解结果，结合随机采样一致性算法与最小二乘法原理，提出一种改进的模型参数求解方法，如图5所示，将以拟合直线方程为例，具体描述改进的模型参数求解方法的步骤流程图，本领域技术人员在阅读到图5示出的对拟合直线方程的模型参数求解方法，同样能够确定出对拟合抛物线方程的模型参数求解方法。
本发明实施例提供了基于点云数据确定输电线抛物线模型的具体实现过程，通过依次确定电力线走向以及形态，结合空间几何得到输电线抛物线模型。
如图5所示，为本发明实施例提供的一种确定拟合直线方程的步骤流程图，具体包括以下步骤：
步骤S502，根据当前空载点云数据以及最小二乘法确定拟合直线方程。
在本发明实施例中，是在每次最小二乘法确定拟合直线方程后将误差较高的点云数据删去之后，重复利用最小二乘法多次进行拟合来提高解精度，因此，需要根据当前空载点云数据以及最小二乘法确定拟合直线方程。
步骤S504，判断是否满足预设的循环迭代终止条件。当判断是时，执行步骤S506；当判断否时，执行步骤S508。
在本发明实施例中，通过设置循环迭代终止条件，来判断迭代过程是否完成，例如可以设定迭代次数作为循环迭代终止条件，当循环迭代一定次数后，终止迭代，当然，也可以通过判断上一次删去的空载点云数据来作为循环迭代终止条件，当某次删去的空载点云数据小于一定量的，终止迭代，本发明对具体的循环迭代终止条件不做限制，本领域技术人员可以根据实际需求自行设定相应的循环迭代终止条件。当循环迭代终止条件满足时，可以认为绝大部分误差过大的无效点已被剔除，此时当前拟合直线方程即为最终拟合直线方程。而当循环迭代终止条件不满足时，需要进一步对点云数据进行筛选。
步骤S506，将当前拟合直线方程确定为最终拟合直线方程。
步骤S508，根据所述拟合直线方程确定各个空载点云数据的误差。
在本发明实施例中，可以知晓，拟合直线方程描述了点云数据横坐标与纵坐标之间的关联，因此，根据点云数据横坐标以及拟合直线方程可以确定其在当前拟合直线方程下的纵坐标，与点云数据的真实纵坐标相比即可确定该点云数据的误差。
步骤S510，将误差高于预设的误差阈值的空载点云数据删去，并返回至所述步骤S502。
在本发明实施例中，将误差高于预设的误差阈值的空载点云数据删去，也就是将可能为噪声点的数据删去，从而提高后续最小二乘法确定拟合直线方程的准确度。
在本发明实施例中，根据最小二乘原理确定模型参数初始解，然后计算模型残差并设置阈值剔除无效点，最后不断迭代求解模型参数最优解，利用最小二乘原理的稳定性提高初始解精度，根据随机采样一致性算法的循环迭代思想消除噪声点的影响，从而实现模型参数高精度计算。
如图6所示，为本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定装置的结构示意图，详述如下。
在本发明实施例中，所述输电线覆冰厚度确定装置包括：
输电线模型获取单元610，用于获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型。
在本发明实施例中，理想状态下，输电线可看做没有刚性的柔性索链，只承受其自身重力而无弯矩，处于力学平衡状态，其中输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型均可以用悬链线方程描述，进一步的抛物线方程可看做悬链线方程的近似表达，从而简化空载模型和覆冰模型。具体的，模型的表达式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，A、B、C是可以观测获取的参数。在图2中，具体提供了一种可行的计算规则，具体请参阅图2及其解释说明。
自重比载与空载水平应力确定单元620，用于根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力。
在本发明实施例中，比载是指输电线单位长度截面承受的重力，当输电线为空载状态时，此时比载为自重比载，输电线单位长度截面承受的重力仅为自身的重力，也就是说，输电线空载状态下的自重比载可以由已知的导线参数确定，具体计算公式为：
γ0＝m0g/S
其中，γ0为自重比载，m0为单位长度输电线质量，g为当地重力加速度，S为输电线截面积，以上参数均可通过查表获取，来作为预设的导线参数。
进一步的，水平应力是指输电线在自重、覆冰、风压等作用下导线单位横截面面积承受张力的水平分量。具体的，水平应力可表示输电线模型参数和比载的函数，需要说明的一点是，该函数不仅仅只适用于空载状态，同样适用于覆冰状态，其具体公式为：
σ＝γ/(2Acosβ)
其中，σ即为水平应力，γ为比载，A和β同样可以理解为导线参数，A的具体含义请参阅前述输电线模型获取单元610，而β为输电线高差角，具体含义可以参阅图3及其解释说明。
覆冰方程确定单元630，用于根据所述覆冰模型确定覆冰方程。
在本发明实施例中，所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系。
在本发明实施例中，基于前述自重比载与空载水平应力确定单元620的描述，水平应力可表示输电线模型参数和比载的函数，需要说明的一点是，该函数不仅仅只适用于空载状态，同样适用于覆冰状态，因此，覆冰方程实质上也就是水平应力可表示输电线模型参数和比载的函数：
σ＝γ/(2Acosβ)
当然，与前述不同的是，在该方程中，覆冰状态下的水平应力σ1和覆冰状态下的综合比载γ1均是未知数，这是因为覆冰状态下的综合比载，不仅仅要考虑自身的重力，还需要额外考虑未知的冰重。
综合比载确定单元640，用于根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载。
在本发明实施例中，所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系。其中，预设的输电线状态方程中的状态参数包括：输电线空载温度、输电线覆冰温度、输电线档距、输电线高差角、输电线温膨系数以及输电线弹性系数。所述输电线状态方程的具体公式为：
其中，σm、σn分别对应两种状态下的输电线水平应力，在本发明中即分别对应空载状态下的空载水平应力σ0以及覆冰状态下的覆冰水平应力σ1；γm、γn分别对应两种状态下的比载，在本发明中即分别对应空载状态下的自重比载γ0以及覆冰状态下的综合比载γ1；tm、tn分别为两种状态下输电线的温度，本发明中即分别对应空载状态下输电线温度和覆冰状态下输电线温度，可以查询获取；l为输电线档距、β为输电线高差角，其定义可以参阅图3及其解释说明；α为输电线温膨系数、E为弹性系数，均可查表获取。
在本发明实施例中，可以看出，在空载水平应力σ0以及自重比载γ0已知，剩余参数都可以查表获取的前提下，输电线状态方程仅有两个未知数覆冰水平应力σ1以及综合比载γ1，而覆冰水平应力σ1以及综合比载γ1符合上述覆冰方程，结合上述公式，即可确定输电线覆冰状态下的综合比载γ1。
输电线覆冰厚度确定单元650，用于根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
在本发明实施例中，根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度通常都是先确定冰重比载，再根据冰重比载来确定输电线覆冰厚度，具体的计算公式如下。
其中，可以理解，在覆冰状态下，输电线综合比载为自重比载和冰重比载之和，在不考虑风荷载影响，则冰重比载γ冰＝综合比载γ1-自重比载γ0，进一步的，冰重比载γ冰来源于输电线上覆冰，基于质量守恒定律，可以推演得到输电线上的等值覆冰厚度b：具体计算公式为：
γ冰＝γ1-γ0＝ρ[π(b+d/2)2-π(d/2)2]g/S
即
其中，ρ为等值覆冰密度，通常取值0.9×103，d为导线截面直径，可以查表获取，其余参数同上。
在本发明实施例中，需要说明的一点是，输电线的实际覆冰是密度不均匀、断面形状极不规则的空间体，其断面形状以近似椭圆和多边形较为常见。我国电力系统架空输电线路设计标准规定采用等值覆冰厚度作为线路覆冰厚度设计标准，即将形状不规则和密度不均匀的覆冰厚度归算为标准圆柱形和标准密度下的覆冰厚度，因此，所确定的等值覆冰厚度b即为要求的输电线覆冰厚度。
在本发明实施例中，可以看出，构建出了输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型之后，基于预先可以查表获取的一些参数，结合水平应力方程以及输电线状态方程，就可以直接确定输电线覆冰厚度，计算结果准确，过程稳定，安全性好。
本发明实施例提供的一种输电线覆冰厚度确定装置，在获取到输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型后，利用空载模型以及预设的已知导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力，然后进一步确定用于描述输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系的覆冰方程，并根据自重比载、空载水平应力、覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载，从而最终利用综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。本发明提供的输电线覆冰厚度确定方法结合静态力学平衡原理和以及状态方程，确定输电线模型与水平应力等关键参数之间的关系，进而实现覆冰厚度高精度推算。
图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图7所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现输电线覆冰厚度确定方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行输电线覆冰厚度确定方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的输电线覆冰厚度确定装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该输电线覆冰厚度确定装置的各个程序模块，比如，图6所示的输电线模型获取单元610、自重比载与空载水平应力确定单元620以及覆冰方程确定单元630等等。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的输电线覆冰厚度确定方法中的步骤。
例如，图7所示的计算机设备可以通过如图6所示的输电线覆冰厚度确定装置中的输电线模型获取单元610执行步骤S102；计算机设备可通过自重比载与空载水平应力确定单元620执行步骤S104；计算机设备可通过覆冰方程确定单元630执行步骤S106。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型；
根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力；
根据所述覆冰模型确定覆冰方程；所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系；
根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系；
根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型；
根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力；
根据所述覆冰模型确定覆冰方程；所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系；
根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系；
根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，包括：
获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型；
根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力；
根据所述覆冰模型确定覆冰方程；所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系；
根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系；
根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
2.根据权利要求1所述的输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，所述获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型的步骤，具体包括：
获取输电线空载状态下的空载点云数据以及输电线覆冰状态下的覆冰点云数据；
根据所述空载点云数据构建输电线空载状态下的空载抛物线模型；
根据所述覆冰点云数据构建输电线覆冰状态下的覆冰抛物线模型。
3.根据权利要求2所述的输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，所述根据所述空载点云数据构建输电线空载状态下的空载抛物线模型的步骤，具体包括：
将所述空载点云数据投影至二维水平坐标系，并基于最小二乘法确定拟合直线方程；
将所述空载点云数据投影至以所述拟合直线方程作为横轴的铅垂坐标系中，并基于最小二乘法拟合抛物线方程；
根据所述拟合直线方程以及所述拟合抛物线方程确定空载抛物线模型。
4.根据权利要求3所述的输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，所述基于最小二乘法确定拟合直线方程的步骤，具体包括：
根据当前空载点云数据以及最小二乘法确定拟合直线方程；
判断是否满足预设的循环迭代终止条件；
当判断满足预设的循环迭代终止条件时，将当前拟合直线方程确定为最终拟合直线方程；
当判断不满足预设的循环迭代终止条件时，根据所述拟合直线方程确定各个空载点云数据的误差；
将误差高于预设的误差阈值的空载点云数据删去，并返回至所述根据当前空载点云数据以及最小二乘法确定拟合直线方程的步骤。
5.根据权利要求1所述的输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，所述预设的导线参数包括输电线单位长度重量以及输电线横截面；所述根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力的步骤，具体包括：
根据所述输电线单位长度重量以及所述输电线横截面确定输电线空载状态下的自重比载；
根据所述自重比载以及所述空载模型确定输电线空载状态下的空载水平应力。
6.根据权利要求1所述的输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，所述所述预设的输电线状态方程中的状态参数包括：输电线空载温度、输电线覆冰温度、输电线档距、输电线高差角、输电线温膨系数以及输电线弹性系数。
7.根据权利要求1所述的输电线覆冰厚度确定方法，其特征在于，所述根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度的步骤，具体包括：
根据所述综合比载以及自重比载确定冰重比载；
根据所述冰重比载、覆冰密度、输电线截面直径以及输电线横截面积确定输电线覆冰厚度。
8.一种输电线覆冰厚度确定装置，其特征在于，包括：
输电线模型获取单元，用于获取输电线空载状态下的空载模型以及输电线覆冰状态下的覆冰模型；
自重比载与空载水平应力确定单元，用于根据所述空载模型以及预设的导线参数确定输电线空载状态下的自重比载以及输电线空载状态下的空载水平应力；
覆冰方程确定单元，用于根据所述覆冰模型确定覆冰方程；所述覆冰方程为输电线覆冰状态下的综合比载与输电线空载状态下的覆冰水平应力之间的关系；
综合比载确定单元，用于根据所述自重比载、所述空载水平应力、所述覆冰方程以及预设的输电线状态方程确定输电线覆冰状态下的综合比载；所述预设的输电线状态方程为自重比载、空载水平应力、综合比载、覆冰水平应力以及预设的状态参数之间的关系；
输电线覆冰厚度确定单元，用于根据所述综合比载以及自重比载确定输电线覆冰厚度。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至7中任一项权利要求所述输电线覆冰厚度确定方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至7中任一项权利要求所述输电线覆冰厚度确定方法的步骤。
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