[發(fā)明專利]一種輸電線路廣域冰情監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410328447.1
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104122560B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 國家電網(wǎng)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(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測方法，具體涉及一種輸電線路廣域冰情監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

線路覆冰，尤其是大面積覆冰是影響電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵因素之一。導線覆冰后，掛點實際承受荷載增大；當覆冰厚度較大時，桿塔所受荷載超過設(shè)計值，易引發(fā)倒塔、斷線事故。目前主要通過人工巡線采取稱重測量法觀測導線覆冰厚度，進而換算至等值覆冰厚度對線路覆冰風險進行評估，準確性不高。且在大范圍雨雪冰凍災害天氣條件下，難以及時對輸電線路廣域覆冰風險進行準確評估分析，進而采取針對性防治措施。

目前，對線路覆冰的檢測主要分為兩大類：人工巡檢和在線監(jiān)測。早期，人工巡檢方法對保障線路安全起到了重大的作用，目前作為輔助手段仍保留此種方式。對于人工巡檢無法完成的區(qū)域，則一方面建立觀冰站，通過模擬線路檢測法來實現(xiàn)。然而在部分高壓線路分布的區(qū)域地形復雜、環(huán)境惡劣，給巡檢工作帶來了很大的困難。且巡檢需要一定的周期，屬于定期的離線檢測，對災害的出現(xiàn)無法做到快速的反應(yīng)。

在線監(jiān)測方法中，從覆冰檢測原理及分析方法來說，可以分為圖像法、稱重法、導線傾角-弧垂法。圖像法是利用安裝在塔桿等處的高性能攝像頭拍攝導線上的覆冰情況，通過圖像處理技術(shù)，獲取覆冰導線的尺寸特征，然后通過模型計算，最終得到等值覆冰厚度。該方法簡單易行，能夠直觀的檢測到地形氣候條件復雜地區(qū)的輸電線路。但是攝像頭只能獲取近距離的影像，采集的信息量有限，且攝像頭有可能被冰雪覆蓋，導致整個檢測系統(tǒng)癱瘓。稱重法是利用拉力傳感器測量一個檔距內(nèi)覆冰導線的質(zhì)量，通過排除法，最終得到覆冰的質(zhì)量，再換算成覆冰的厚度。傾角-弧垂法將采集到的導線傾角、弧垂等參數(shù)，結(jié)合輸電線路狀態(tài)方程、線路參數(shù)和氣象環(huán)境參數(shù)，計算導線的覆冰重量和覆冰平均厚度。這種方案計算出的覆冰厚度是檔內(nèi)平均值，無法反應(yīng)覆冰具體分布情況，并在覆冰分布不均勻的情況下，使用線路狀態(tài)方程計算，誤差較大。

上述的三種方法雖然在現(xiàn)實工作中有所應(yīng)用，但是都屬于點監(jiān)測方法，無法對大面積雨雪冰凍災害天氣線路覆冰進行監(jiān)測和風險評估。有鑒于此，有必要提供一種輸電線路廣域冰情監(jiān)測技術(shù)，在無人機飛行平臺上搭載激光雷達設(shè)備，對導線覆冰分布進行測量，并通過有限元軟件計算等效等值覆冰厚度的方法，實現(xiàn)對輸電線路廣域冰情監(jiān)測。

激光雷達系統(tǒng)(LiDAR，Light?Detection?and?Ranging)的基本工作原理：先通過激光掃描儀發(fā)射出激光脈沖信號，經(jīng)過反射棱鏡把激光脈沖信號射向目標，然后再通過信號接收機探測接收目標反射回來的信號，然后再把這些信號記錄下來，最后轉(zhuǎn)化成能被計算機識別的數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)輸入到計算機的存儲系統(tǒng)中，利用相關(guān)軟件實現(xiàn)掃描目標的建模。激光雷達是無合作目標激光測距儀與角度測量系統(tǒng)組合的自動化快速測量系統(tǒng)，在復雜的現(xiàn)場和空間對被測物體進行快速掃描測量，直接獲得激光點所接觸的物體表面的水平方向、天頂距、斜距和反射強度，自動存儲并計算，獲得點云數(shù)據(jù)。點云數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機處理后，可快速重構(gòu)出導線各點的空間位置。

申請?zhí)枮?00910097184.7的發(fā)明專利提供一種架空輸電線路導線覆冰實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，該方法包括如下步驟：1)將傾角-溫度監(jiān)測裝置設(shè)置在各檔線路導線上，用于實時測量線路導線的懸掛點傾角和導線溫度；2)將偏移角-風偏角監(jiān)測裝置設(shè)置在各懸垂絕緣子串上，用于實時測量懸垂絕緣子串沿導線方向偏移角和垂直導線方向風偏角；通過實時測量線路導線懸掛點傾角、導線溫度和懸垂絕緣子串偏移角，實時計算線路導線覆冰綜合荷載和覆冰厚度。在實際工程應(yīng)用中，該方法僅可對一個或少數(shù)覆冰位置進行監(jiān)測，且需要在線路上安裝多個裝置，會對線路運行造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種輸電線路廣域冰情監(jiān)測方法，利用激光雷達設(shè)備對覆冰導線位移形變和覆冰厚度進行測量，建立有限元模型，根據(jù)覆冰在導線上的實際分布計算得到導線的等效等值覆冰厚度，評估冰害程度。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種輸電線路廣域冰情監(jiān)測方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：采用激光雷達設(shè)備采集覆冰導線的點云數(shù)據(jù)；

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。

所述步驟1中，激光雷達設(shè)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(shè)備對覆冰導線進行掃描，獲取其點云數(shù)據(jù)；所述點云數(shù)據(jù)包括空間位置坐標、球面坐標、反射量和強度值。

所述步驟2包括以下步驟：