CN113109156A - 一种导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质，所述方法包括：预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值；根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。本发明仅通过在悬垂塔导地线挂点处安装拉力传感器结合连续档状态方程即可有效测量真实准确的风荷载，不仅方法简单、可靠、通用性强，而且提高了风荷载监测的效率和有效性，还节省了输电线路安全的监测和运维成本。

Description

一种导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种输电线路悬垂塔导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

电力是人们生活中必不可少的能源，电力网络的安全性不容忽视，当然高压输电线路中的导地线作为输电线路系统的重要组成部分，其安全性也备受关注。然而，悬挂安装导地线极易受到风荷载的影响，如台风或突发强阵风等工况情况下，会有较强的风荷载作用在输电线路导地线上，就会引起掉线、断线等事故，严重的会造成杆塔地线支架和横担偏斜损坏，甚至倒塔等，直接威胁输电线路的运行安全，影响电力安全生产和有序供应，给人们的生活、生产带来极大的不便，特别是地理环境比较恶劣、巡线困难的大山或丘陵地区，带来的不良影响更大。于是，提供实时监测输电线路强风荷载，掌握输电线路安全情况的是非常有必要的。

现有的针对悬垂塔的导地线风荷载监测方法主要为：通过安装各类风速传感器，包括风杯、超声风速仪等设备，直接测量输电线路附近的风速风向情况，根据风速风向情况计算导地线风荷载；采用雷达等观测设备大范围观测风速，根据输电线路位置坐标，推演输电线路位置的风速风向情况，根据风速风向情况计算导地线风荷载；采用精细化气象预报数据，通过预报数据计算导线风荷载。但，现有通过风速风向情况计算导地线风荷载的测量方法，极易因地形地貌对风场造成畸变、观测方法不规范以及观测条件限制等的因素的影响，导致很难真实准确地计算出导地线实际风荷载的值，而无法真正为输电线路的运行安全提供可靠的保障。

因此，如何提供一种简单、可靠且通用性强的监测各地形地貌下的输电线路的风荷载，提高输电线路风灾风险预警、风灾损失评估的准确性和有效性、节省输电线路安全的监测和运维成本是电力技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、可靠且通用性强的测量输电线路悬垂塔导地线风荷载的方法，提高输电线路风灾风险预警、风灾损失评估的准确性和有效性、节省输电线路安全的监测和运维成本。

为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种导地线风荷载测量方法，所述方法包括以下步骤：

预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值；

根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；

根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；

通过所述拉力传感器测量所述悬垂塔绝缘子串的强风荷载实测拉力值；

根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。

进一步地，所述预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值的步骤包括：

在特定时间段内按照第一频率测量所述悬垂塔绝缘子串的无强风荷载拉力值；

将所述无强风荷载拉力值在特定时间内取平均值，得到所述无强风荷载实测拉力值。

进一步地，所述根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力的步骤包括：

根据无强风荷载的受力原理，得到无强风荷载理论拉力值；

根据所述无强风荷载理论拉力值和所述无强风荷载实测拉力值，得到所述无强风荷载水平应力。

进一步地，所述根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值的步骤包括：

预设强风荷载的风速值，并根据所述风速值和导地线比载，得到强风荷载比载；

根据所述导地线比载和所述强风荷载比载，建立连续档状态方程；

采用迭代法求解所述连续档状态方程，得到强风荷载导线水平应力；

根据所述强风荷载导线水平应力，得到所述强风荷载理论拉力值。

进一步地，所述根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载的步骤包括：

通过所述拉力传感器按照第二频率测量，得到所述强风荷载实测拉力值；

根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值，得到所述拉力误差；

判断所述拉力误差是否超过预设允许误差，当所述拉力误差超过预设允许误差时，调整所述风速值；

根据所述风速值，得到所述风荷载。

第二方面，本发明实施例提供了一种导地线风荷载测量系统，所述系统包括：

拉力测量模块，用于通过拉力传感器按照第一频率测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值和按照第二频率测量强风荷载实测拉力值；

第一计算模块，用于根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；

第二计算模块，用于根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；

第三计算模块，用于根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。

进一步地，所述第二计算模块包括：

比载计算模块，用于预设强风荷载的风速值，并根据所述风速值和导地线比载，得到强风荷载比载；

方程建立模块，用于根据所述导地线比载和所述强风荷载比载，建立连续档状态方程；

应力计算模块，用于采用迭代法求解所述连续档状态方程，得到强风荷载导线水平应力；

拉力计算模块，用于根据所述强风荷载导线水平应力，得到所述强风荷载理论拉力值。

进一步地，所述第三计算模块包括：

误差计算模块，用于根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值，得到所述拉力误差；

风速调整模块，用于判断所述拉力误差是否超过预设允许误差，当所述拉力误差超过预设允许误差时，调整所述风速值；

荷载计算模块，用于根据所述风速值，得到所述风荷载。

第三方面，本发明实施例还提供了一种导地线风荷载测量装置，其特征在于，所述装置包括拉力传感器、放大器、微处理器、无线传输装置、电池和光伏板；

所述拉力传感器，安装在悬垂塔导地线挂点处，用于采集拉力值信号；

所述放大器，与所述拉力传感器连接，用于将所述拉力值信号进行放大处理，得到拉力值数据；

所述微处理器，与所述放大器连接，用于执行上述导地线风荷载测量方法对所述拉力值数据进行计算处理，得到风荷载；

所述无线传输装置，与所述微处理器连接，用于将所述拉力值数据和所述风荷载传输至监控系统；

所述电池和光伏板，用于所述导地线风荷载测量装置的供电。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述本申请提供了一种导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质，通过所述方法，实现了预先通过安装在悬垂塔导地线挂点处的拉力传感器测量得到悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值，根据无强风荷载实测拉力值和受力分析计算得到无强风荷载水平应力后，再通过假设风速值建立连续档状态方程，解得强风荷载导线水平应力后得到强风荷载理论拉力值，并根据此时拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的强风荷载实测拉力值与强风荷载理论拉力值的拉力误差，且根据拉力误差的大小是否超过预设允许误差对假设的风速值进行调整，直至得到准确风速值，进而推算出实际风荷载的效果。与现有技术相比，该方法在悬垂塔导地线挂点处安装拉力传感器测量绝缘子串拉力，再结合连续档状态方程即可有效测量输电线路风荷载，不仅方法简单、可靠、通用性强，而且提高了输电线路风荷载监测的效率和有效性，还提高了输电线路风灾风险预警、风灾损失评估的准确性，节省了输电线路安全的监测和运维成本。

附图说明

图1是本发明实施例中导地线风荷载测量方法应用场景示意图；

图2是本发明实施例中导地线风荷载测量方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中拉力传感器的安装位置示意图；

图4是图2中步骤S11采用拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值的流程示意图；

图5是图2中步骤S12根据无强风荷载实测拉力值，计算得到无强风荷载水平应力的流程示意图；

图6是图2中步骤S13根据无强风荷载水平应力，计算得到强风荷载理论拉力值的流程示意图；

图7是图2中步骤S14计算得到风荷载的流程示意图；

图8是本发明实施例中导地线风荷载测量系统的结构示意图；

图9是图8中第二计算模块3的结构示意图；

图10是图8中第三计算模块4的结构示意图；

图11是本发明实施例中导地线风荷载测量装置的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明，显然，以下所描述的实施例是本发明实施例的一部分，仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在输电线路的设计计算中，通常将单位长度导地线上的荷载折算到单位面积上的数值称为比载，风荷载的作用会改变导地线的比载，由受风速影响的比载变化结合连续档状态方程推算准确的风速值，进而达到对输电线路实际风荷载的监测。本发明提供的导地线风荷载测量方法，可以应用于如图1所示的终端或服务器上。其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。服务器可生成最终的风荷载，将生成的风荷载发送至终端，供终端的使用者查看分析，用于实际输电线的风荷载的监测。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种导地线风荷载测量方法，包括以下步骤：

S11、预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值；

其中，拉力传感器安装在悬垂塔导地线挂点处，如图3所示，用于采集绝缘子串的拉力值信号，将信号经过放大器放大后传输至微处理器处理得到对应环境状况下的拉力值数据，用于后续风荷载的计算。如图4所示，所述预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值的步骤S11包括：

S111、在特定时间段内按照第一频率测量所述悬垂塔绝缘子串的无强风荷载拉力值；

其中，特定时间段和第一频率的具体值都可以根据实际需求确定。从统计学的角度来说，样本数据越多，统计分析的结果越真实、准确，如第一频率可选为15分钟/次，即每15分钟采样1次获取一次拉力传感器的数据，且特定时间段的取值可为10天左右，且在无强风工况下，条件允许时，采集数据的时间越长越好。

S112、将所述无强风荷载拉力值在特定时间内取平均值，得到所述无强风荷载实测拉力值。

本实施例在无强风荷载情况下，采用特定时间段内按照第一频率采集拉力传感器的多组实时数据，并将多组实时数据的平均值近似为该工况下全年的无强风荷载实测拉力值，很好的保证了无强风荷载实测拉力值的有效性和准确性，为后续计算的准确性提供了可靠保障。

S12、根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；

其中，无强风荷载实测拉力值按照上述方法得到后，可以根据受力原理，得到输电线路的无强风荷载理论拉力值，进而采用无强风荷载理论拉力值的计算公式计算出无强风荷载水平应力，如图5所示，所述根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力的步骤S12包括：

S121、根据无强风荷载的受力原理，得到无强风荷载理论拉力值；

其中，无强风荷载的工况记为n工况，对应该工况下的各变量下标均为n，无强风荷载理论拉力值记为F_n，单位为N，计算公式如下：

其中，σ_0n为导线的水平应力，单位为MPa；A为导地线截面积，单位为mm²；g为重力加速度，单位为m/s²；γ_n为导地线比载，单位为MPa；l₁、l₂为左侧、右侧档距，单位为m；h₁为左侧高差，单位m；h₂为右侧高差，单位m；G为绝缘子串串的重力，单位为N；

为悬垂塔的垂直档距；

为导地线自重。需要说明的是，如果杆塔悬挂点高于左侧杆塔的悬挂点，则h₁取正值，反之取负值，同理，如果杆塔悬挂点高于右侧杆塔的悬挂点，则h₂取负值，反之取正值。

S122、根据所述无强风荷载理论拉力值和所述无强风荷载实测拉力值，得到所述无强风荷载水平应力。

其中，无强风荷载理论拉力值和无强风荷载实测拉力值在理论上是相等的，由于导线的型号是确定的，则A、γ_n为已知量且G、l₁、l₂、h₁、h₂也已知，将无强风荷载实测拉力值代入无强风荷载理论拉力值的计算公式(1)，即可解得到无强风荷载水平应力的准确值，用于后续建立连续档状态方程，求解使用强风荷载导线水平应力使用。

本实施例中的通过受力原理给出无强风荷载工况下的理论拉力值，并参照实测拉力值结合求出无强风荷载导线的水平应力的方法，简单、科学且有效，能够保证无强风荷载导线水平应力值的准确性，进而为后续使用该水平应力值计算得到强风荷载理论拉力值的准确性提供了可靠保证。

S13、根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；

其中，强风荷载理论拉力值指的是有强风工况下的拉力值，根据受力原理可由出现强风荷载时的导线水平应力和强风荷载比载计算得到。在按上述方法得到无强风荷载水平应力后，通过假设强风荷载时的风速值建立对应的连续档状态方程，利用迭代法求解该风速值对应的强风荷载导线水平应力，如图6所示，所述根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值的步骤S13包括：

S131、预设强风荷载的风速值，并根据所述风速值和导地线比载，得到强风荷载比载；

其中，强风荷载的工况记为为m工况，对应该工况下的各变量下标均为m，强风荷载下的比载记为γ_m，假设风速值为v，则可得γ_m可表示为：

其中，f(v)为风速的函数，通常将单位长度导地线上的荷载折算到单位面积上的数值称为比载，风荷载的作用会改变导地线的比载，因此f(v)的物理意义是对应大小为v的风速所造成的比载增大量，其计算公式为：

其中，β为导地线风振系数，可取为1.3；μ为导地线体型系数，可取为0.9～1.0；r为导地线半径，可根据导地线截面积计算得到，单位为m²。风速值的假设初值可以根据实际情况设置为任意大于0的数值，在后续的软件迭代计算中，根据可以根据实际情况按一定的比例进行调整，如每次迭代按0.1m/s逐次增加。需要说明的是，上述变量的具体取值可以根据应用场景的实际情况进行选择，本实例中给出的仅是优选取值，假设风速值的调整方法只是用于对方法具体实施的介绍，并不限制根据应用需求采用其他方式的调整。

S132、根据所述导地线比载和所述强风荷载比载，建立连续档状态方程；

其中，状态方程是在原线长不变的前提下，表达各工况应力变化关系的方程。众所周知，架空线设计中，一般参数的计算都是可以采用将已知量代入相应计算公式的方法直接求解，唯有应力和张力不能直接计算，必须解状态方程才行。输电线运行在千变万化的工况条件下，且各工况下导线温度、比载、应力都不相同，则各工况下的线长也不相同，导线各工况下线长与原线长之间满足“胡克定律”，即档距中导线线长的增量与导线应力增量成正比，与温度增量成正比。本实施例建立的状态方程如下：

其中，σ_0m、σ_0n为m、n工况下导线水平应力，单位为MPa；γ_m、γ_n为m、n工况下导线比载，单位为MPa；E为导线弹性(线长)模量，单位为MPa；α为导线线膨胀系数(温度)，单位为m/℃；t_m、t_n为m、n工况下导线温度，T为两种工况温度差，单位为℃；l_v、β_v为连续档代表档距和代表高差角，单位分别为m和度，对应的计算公式如下：

其中，n为档数；i＝1，…，n为第几档标号；l_i0为第i档的垂直档距；β_i0为第i档的档距高差角。需要注意的是工况温度差T可以根据实际情况取定值，如台风的情况取为5℃，也可采用现有的温度测量方法分别对两种工况下的温度进行测量记录。对上述连续档状态方程(2)进行求解就可以得到工况m下的导线水平应力σ_0m。

S133、采用迭代法求解所述连续档状态方程，得到强风荷载导线水平应力；

其中，迭代求解连续档状态方程(2)的方法可以选用软件能够实现的任何方法，此处不再赘述。

S134、根据所述强风荷载导线水平应力，得到所述强风荷载理论拉力值。

其中，强风荷载导线水平应力，即上述求得的m工况下的σ_0m值。在m工况下，根据受力原理，可以得到出强风荷载理论拉力值F_m的计算公式为：

其中，σ_0m和γ_m为上述步骤求出的变量，其他变量均为已知量，只需将得到的σ_0m和γ_m代入公式(3)即可得到工况m下的科学的强风荷载理论拉力值。

本实施例通过建立连续档状态方程及采用迭代法解出强风荷载的导线水平应力值，并根据受力原理计算出强风荷载理论拉力值的方法简单方便，进而有效保证后续风速值调整的科学性和精确性。

S14、通过所述拉力传感器测量所述悬垂塔绝缘子串的强风荷载实测拉力值；

其中，强风荷载实测拉力值即在出现强风工况下拉力传感器的测量值，该值为单次实测拉力值。

S15、根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。

其中，强风荷载实测拉力值与强风荷载理论拉力值，在风速值假设正确的情况下，应该是没有偏差的，或者说偏差大小在允许的范围内。若拉力误差值不在允许范围内则说明之前对m工况下比载风荷载的假设值有误，需要进行必要的调整，那么通过强风荷载实测拉力值与强风荷载理论拉力值的拉力误差大小来判断风速值的取值是否合适的方法是简单有效的。如图7所示，所述根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载的步骤S14包括：

S151、通过所述拉力传感器按照第二频率测量，得到所述强风荷载实测拉力值；

其中，强风荷载实测拉力值是指的单次的拉力传感器采集的拉力值，第二频率比上述的第一频率要快，即，若第一频率选为15分钟/次，那么第二频率就应该为大于0且小于15的数值，如10分钟/次，即强风荷载工况下每10分钟采样1次获取一次拉力传感器的数据，由于强风工况如台风时，风速变化很快，可能每秒都会有变化，在强风荷载下提高拉力传感器的采样频率，对于实时了解导地线的风荷载情况，对输电线路安全运行进行风险评估和风灾损失分析，是非常必要且有意义的。

S152、根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值，得到所述拉力误差；

其中，拉力误差可采用绝对误差ε，即ε＝|F'_m-F_m|，其F'_m、F_m分别为强风荷载实测拉力值和强风荷载理论拉力值。

S153、判断所述拉力误差是否超过预设允许误差，当所述拉力误差超过预设允许误差时，调整所述风速值；

其中，预设允许误差可以根据实际应用需求设定，如设为强风荷载理论拉力值F_m的十分之一等。拉力误差超过预设允许误差的情况分为两种，且调整风速值具体方法不同。由于γ_m的值与风速值的大小是成正比的，则当强风荷载实测拉力值大于强风荷载理论拉力值，由(3)式可知γ_m的值可能偏小，即假设的风速值需要适量的增加，反之，则假设的风速值需要适量的减少，然后再重新执行上述的方法步骤，直至求解出正确的风速值，即强风荷载实测拉力值与强风荷载理论拉力值的拉力误差值在预设允许误差范围内。

S144、根据所述风速值，得到所述风荷载。

其中，风荷载可根据测得的风速值，采用现有计算公式计算得到，其计算公式为：

其中，β为导地线风振系数；μ为导地线体型系数；r为导地线半径，g为重力加速度，v为风速值。本实施例中风速v值采用上述计算得到的数值，其他变量的取值参照上述实施例中的相关取值即可。

本实施例中考虑到现有输电线路风荷载监测方法的局限性，仅采用在悬垂塔导地线挂点处安装一拉力传感器，根据需求在无强风荷载和强风荷载两种工况下对绝缘子串进行实测拉力值采样，通过假设强风荷载工况下的风速值，再结合不同工况下的导地线受力分析和建立连续档状态方程，采用科学的计算公式推算出强风荷载工况下的理论拉力值，并根据强风荷载理论拉力值与强风荷载实测拉力值的拉力误差对假设的风速值进行调整的方法，有效测量悬垂塔导地线风荷载的准确值，不仅测量方法简单、可靠和通用性强，而且克服了现有风荷载监测技术的局限性，还提高了悬垂塔输电线路风荷载监测的效率和有效性，提高了输电线路风灾风险预警、风灾损失评估的准确性，节省了输电线路安全的监测和运维成本。

需要说明的是，虽然上述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。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种导地线风荷载测量系统，所述系统包括：

拉力测量模块1，用于通过拉力传感器按照第一频率测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值和按照第二频率测量强风荷载实测拉力值；

第一计算模块2，用于根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；

第二计算模块3，用于根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；

第三计算模块4，用于根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。

在一个实施例中，如图9所示，所述第二计算模块3包括：

比载计算模块31，用于预设强风荷载的风速值，并根据所述风速值和导地线比载，得到强风荷载比载；

方程建立模块32，用于根据所述导地线比载和所述强风荷载比载，建立连续档状态方程；

应力计算模块33，用于采用迭代法求解所述连续档状态方程，得到强风荷载导线水平应力；

拉力计算模块34，用于根据所述强风荷载导线水平应力，得到所述强风荷载理论拉力值。

在一个实施例中，如图10所示，所述第三计算模块4包括：

误差计算模块41，用于根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值，得到所述拉力误差；

风速调整模块42，用于判断所述拉力误差是否超过预设允许误差，并在所述拉力误差超过预设允许误差时，调整所述风荷载；

荷载计算模块43，用于根据所述风速值，得到所述风荷载。

关于导地线风荷载测量系统的具体限定可以参见上文中对于导地线风荷载测量方法的限定，在此不再赘述。上述导地线风荷载测量系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，如图11所示，提供了一种导地线风荷载测量装置，所述装置包括拉力传感器101、放大器102、微处理器103、无线传输装置104、电池和光伏板105；

所述拉力传感器101，安装在悬垂塔导地线挂点处，用于采集拉力值信号；

所述放大器102，与所述拉力传感器101连接，用于将所述拉力值信号进行放大处理，得到拉力值数据；

所述微处理器103，与所述放大器102连接，用于执行权利上述导地线风荷载测量方法对所述拉力值数据进行计算处理，得到风荷载；

所述无线传输装置104，与所述微处理器103连接，用于将所述拉力值数据和所述风荷载传输至监控系统；

所述电池和光伏板105，用于所述导地线风荷载测量装置的供电。

其中，监控系统与所述无线传输装置104通信连接，用于接收、查看和展示拉力值数据和风荷载，便于管理人员对输电线路导地线外部荷载的实时监测和维护。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

综上，本发明实施例提供的一种导地线风荷载测量方法、系统、装置和存储介质，其通过安装在悬垂塔导地线挂点处的拉力传感器，在无强风荷载工况下载特定时间内按照第一频率采集拉力值数据，并以该时间段内的平均采用值作为该工况年的实测拉力值，根据该无强风荷载实测拉力值及受力原理，计算得到无强风荷载水平应力后，通过假设强风荷载工况下的风速值和建立连续档状态方程，迭代求解出强风荷载工况下对应的导线水平应力，进而由强风荷载导线水平应力和强风荷载导线比载，结合受力原理采用科学的计算公式得到强风荷载理论拉力值，并判断其与拉力传感器提升采样频率测量得到的悬垂塔绝缘子串的强风荷载实测拉力值的拉力误差是否在允许误差范围内并对假设的风速值进行调整，即可得到强风荷载工况下风速值的准确值，进而推算出准确的风荷载。该方法应用户实际的导地线风荷载测量时，不仅测量方法简单、可靠、通用性强，而且克服了现有风荷载测量技术的局限性，还提高了悬垂塔输电线路导地线风荷载监测的效率和有效性、提高了输电线路风灾风险预警、风灾损失评估的准确性，节省了输电线路安全的监测和运维成本。

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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统、计算机设备和存储介质的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，上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申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种导地线风荷载测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值；

根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；

根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；

通过所述拉力传感器测量所述悬垂塔绝缘子串的强风荷载实测拉力值；

根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。

2.如权利要求1所述的导地线风荷载测量方法，其特征在于，所述预先通过拉力传感器测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值的步骤包括：

在特定时间段内按照第一频率测量所述悬垂塔绝缘子串的无强风荷载拉力值；

将所述无强风荷载拉力值在特定时间内取平均值，得到所述无强风荷载实测拉力值。

3.如权利要求1所述的导地线风荷载测量方法，其特征在于，所述根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力的步骤包括：

根据无强风荷载的受力原理，得到无强风荷载理论拉力值；

根据所述无强风荷载理论拉力值和所述无强风荷载实测拉力值，得到所述无强风荷载水平应力。

4.如权利要求1所述的导地线风荷载测量方法，其特征在于，所述根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值的步骤包括：

预设强风荷载的风速值，并根据所述风速值和导地线比载，得到强风荷载比载；

根据所述导地线比载和所述强风荷载比载，建立连续档状态方程；

采用迭代法求解所述连续档状态方程，得到强风荷载导线水平应力；

根据所述强风荷载导线水平应力，得到所述强风荷载理论拉力值。

5.如权利要求4所述的导地线风荷载测量方法，其特征在于，所述根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载的步骤包括：

通过所述拉力传感器按照第二频率测量，得到所述强风荷载实测拉力值；

根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值，得到所述拉力误差；

判断所述拉力误差是否超过预设允许误差，当所述拉力误差超过预设允许误差时，调整所述风速值；

根据所述风速值，得到所述风荷载。

6.一种导地线风荷载测量系统，其特征在于，所述系统包括：

拉力测量模块，用于通过拉力传感器按照第一频率测量悬垂塔绝缘子串的无强风荷载实测拉力值和按照第二频率测量强风荷载实测拉力值；

第一计算模块，用于根据所述无强风荷载实测拉力值，得到无强风荷载水平应力；

第二计算模块，用于根据所述无强风荷载水平应力，得到强风荷载理论拉力值；

第三计算模块，用于根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值的拉力误差，得到风荷载。

7.如权利要求6所述的导地线风荷载测量系统，其特征在于，所述第二计算模块包括：

比载计算模块，用于预设强风荷载的风速值，并根据所述风速值和导地线比载，得到强风荷载比载；

方程建立模块，用于根据所述导地线比载和所述强风荷载比载，建立连续档状态方程；

应力计算模块，用于采用迭代法求解所述连续档状态方程，得到强风荷载导线水平应力；

拉力计算模块，用于根据所述强风荷载导线水平应力，得到所述强风荷载理论拉力值。

8.如权利要求7所述的导地线风荷载测量系统，其特征在于，所述第三计算模块包括：

误差计算模块，用于根据所述强风荷载实测拉力值与所述强风荷载理论拉力值，得到所述拉力误差；

风速调整模块，用于判断所述拉力误差是否超过预设允许误差，当所述拉力误差超过预设允许误差时，调整所述风速值；

荷载计算模块，用于根据所述风速值，得到所述风荷载。

9.一种导地线风荷载测量装置，其特征在于，所述装置包括拉力传感器、放大器、微处理器、无线传输装置、电池和光伏板；

所述拉力传感器，安装在悬垂塔导地线挂点处，用于采集拉力值信号；

所述放大器，与所述拉力传感器连接，用于将所述拉力值信号进行放大处理，得到拉力值数据；

所述微处理器，与所述放大器连接，用于执行权利要求1至5中任一所述的导地线风荷载测量方法对所述拉力值数据进行计算处理，得到风荷载；

所述无线传输装置，与所述微处理器连接，用于将所述拉力值数据和所述风荷载传输至监控系统；

所述电池和光伏板，用于所述导地线风荷载测量装置的供电。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权力要求1至5中任一所述方法的步骤。

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