[發明專利]一種輸電線路廣域冰情監測方法

有效

• 申請號: 201410328447.1
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104122560B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 邵瑰瑋;付晶;陳怡;曾云飛;蔡煥青;文志科;胡霽;閔絢
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

1.一種輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：采用激光雷達設備采集覆冰導線的點云數據；

步驟2：確定覆冰導線點空間坐標和導線覆冰厚度；

步驟3：計算等效等值覆冰厚度。

2.根據權利要求1所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟1中，激光雷達設備搭載在無人機上，無人機起飛后沿覆冰導線方向飛行巡檢，并使用激光雷達設備對覆冰導線進行掃描，獲取其點云數據；所述點云數據包括空間位置坐標、球面坐標、反射量和強度值。

3.根據權利要求1所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟2包括以下步驟：

步驟2-1：提取目標點；

步驟2-2：確定覆冰導線點空間坐標；

步驟2-3：計算導線覆冰厚度。

4.根據權利要求3所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟2-1包括以下步驟：

步驟2-1-1：根據獲取的點云數據，確定點云最低點，構成不規則三角網凸殼；

步驟2-1-2：根據點云數據的稀疏程度設置坡度閾值，并選取坡度閾值范圍內的掃描點形成覆冰目標初始表面；

步驟2-1-3：從覆冰目標初始表面的掃描點中選取種子點插值為不規則三角網，并計算剩余掃描點與不規則三角網的高度差；

步驟2-1-4：判斷高度差是否在坡度閾值范圍內，同時結合點云數據的稀疏程度區分掃描點中的目標點和非目標點，所述目標點即為覆冰導線點。

5.根據權利要求4所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟2-2中，以桿塔為原點、以沿覆冰導線方向為X軸、垂直覆冰導線方向為Y軸、垂直地面的方向為Z軸建立輸電線路坐標系，將覆冰導線點的空間位置坐標從以激光雷達設備所在位置為原點的設備坐標系轉換到輸電線路坐標系中，即可得到覆冰導線點的空間坐標。

6.根據權利要求1所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟2-3中，在垂直覆冰導線方向建立橢圓方程，根據覆冰導線點的空間坐標計算橢圓長短軸，使得中誤差最小；橢圓截面為覆冰導線截面，橢圓中心為導線中心，長軸與短軸差值的一半即為導線覆冰厚度。

7.根據權利要求1所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟3包括以下步驟：

步驟3-1：建立覆冰導線懸鏈線形式的有限元模型；

步驟3-2：計算單元的平均覆冰厚度；

步驟3-3：確定實際冰密度；

步驟3-4：確定等效等值覆冰厚度，實現輸電線路廣域冰情監測。

8.根據權利要求7所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述有限元模型中，沿覆冰導線方向每隔0.1m～5.0m取為一個單元，將冰荷載施加在單元上；同時計算覆冰導線兩端張力N1和N2，且N1＞N2，張力為N1的導線端位置記為A。

9.根據權利要求7所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟3-2中，按覆冰體積相等的原則，由確定的導線覆冰厚度計算單元的平均覆冰厚度。

10.根據權利要求7所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟3-3包括以下步驟：

步驟3-3-1：設定冰密度初值，冰荷載施加在每個單元上，計算覆冰導線各點位移；

步驟3-3-2：將計算出的覆冰導線各點位移與激光雷達設備掃描的各點位移相比較，分為以下情況：

(1)當覆冰導線各點位移與激光雷達設備掃描的各點位移相等時，設定的冰密度初值即為實際冰密度；

(2)當覆冰導線各點位移小于激光雷達設備掃描的各點位移時，增大冰密度，重新計算覆冰導線各點位移，直至二者相等，即可得到實際冰密度；

(3)當覆冰導線各點位移大于激光雷達設備掃描的各點位移時，減小冰密度，重新計算覆冰導線各點位移，直至二者相等，即可得到實際冰密度。

11.根據權利要求8所述的輸電線路廣域冰情監測方法，其特征在于：所述步驟3-4包括以下步驟：

步驟3-4-1：根據確定的實際冰密度，假設覆冰導線上所有單元覆冰厚度相等，設定覆冰厚度初值；

步驟3-4-2：根據懸鏈方程計算導線端A的張力N′，將張力N′和張力N1相比較，分為以下情況：

(1)若N′＝N1，則此時覆冰厚度即為該覆冰導線的等效等值覆冰厚度；

(2)若N′＞N1，則減小覆冰厚度，重新計算導線端A的張力N′，直至N′＝N1，即可得到覆冰導線的等效等值覆冰厚度；

(3)若N′＜N1，則增大覆冰厚度，重新計算導線端A的張力N′，直至N′＝N1，即可得到覆冰導線的等效等值覆冰厚度。