[發明專利]利用外激諧振的輸電線路除冰方法

在審

• 申請號: 201410340933.5
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104078912A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 周封;劉健;王丙全;王晨光;郝婷;崔博聞;安娜;李偉力;劉小可;胡海濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學;周封
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力系統安全技術領域，具體涉及一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，有效避免了輸電線路因覆冰過厚難于清除而引發電網事故等問題。

技術背景

據不完全統計，自上世紀中期以來，我國輸電線路遭受不同程度的覆冰災害達上千次，輸電線路覆冰將導致倒塔、斷線、冰閃、跳閘、導線舞動、電力設備損壞等問題。我國南方部分省市地區冬末春初之際經常遭受低溫、雨雪、冰凍災害，當氣溫在零度左右時，輸電線路上所覆蓋的積雪經融化和二次凍冰過程，使得高壓線上所附冰柱更加堅厚，令輸電線路遭受重大破壞，不僅破壞電網結構、威脅電網安全，同時嚴重影響人民的日常生活，并給國民經濟造成巨大經濟損失。

在輸電線路除冰救災工作中，大都采用傳統的外力人工敲打除冰方法，該方法雖然簡單易行，但工作效率低，同時對電力工人的生命安全造成了極大的威脅。隨著機器人技術的發展，采用機器人進行輸電線路除冰已成為可能，與傳統的人工除冰相比，采用機器人除冰方法具有無人員傷亡、效率高和轉移負載等優點，無除冰作業時，機器人還可用作巡線，其發展前景廣闊。

國內外現有的高壓輸電線路除冰機器人，主要分為大電流焦耳熱融冰除冰機器人和機械除冰機器人兩大類。其中焦耳熱融冰除冰機器人大部分是以輸電線路斷電為前提，且能量耗損大、投資成本高、除冰范圍小，給社會經濟造成損失和人們生活帶來極大的不便；機械除冰機器人由于需要越障移動，使得機器人體積大、成本高、機構復雜，易引發額外的線路故障，且除冰刀具尖端在高壓環境中易引起尖端放電現象，給電力系統引入不穩定因素。

通過對輸電線路除冰方法的現狀分析，本發明提出了一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，克服了上述方法的各種缺點，該方法不但避免了輸電線路因覆冰過厚難于清除而引發電網事故，也不會產生其他除冰方式在除冰過程中對輸電線路造成損壞或引發次生故障等問題，保障了架空輸電線路持續、安全、穩定的運行，實現了智能化高效率的除冰作業。

發明內容

為了避免高壓架空輸電線路因覆冰過厚或積雪，而引起除冰過程中對輸電線路及桿塔的損壞問題，本發明提供了一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，在覆冰形成初期及發展階段自動開始工作。該方法采用智能視頻圖像識別方式，配合線路上安裝的張力傳感器的數據進行分析計算，監測并確定線路覆冰厚度，當覆冰厚度超過設定的門限值，基于外激諧振原理，將輸電線路上安裝的除冰裝置產生相同頻率的機械振動作為外加激勵源，與輸電線路產生諧振致使覆冰破碎掉落，覆冰掉落過程中，通過實時反饋諧振情況，在諧振頻率附近采用掃頻方式，根據計算持續跟蹤諧振頻率點，調整外激振蕩頻率，從而保證輸電線路盡量長時間處于諧振狀態，直至覆冰完全崩解清除；除冰裝置可采用遙控器實現人工手動控制除冰，實現全自動、智能化、高效率的除冰工作，保障了架空輸電線路持續、安全、穩定的運行。

本發明所采用的技術方案如下：

一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，其特征在于，該方法的工作原理是自動實時監測輸電線路覆冰厚度，計算出該時刻對應檔距輸電線路的諧振頻率，若覆冰厚度超過設定的門限值，基于外激諧振原理，將輸電線路上安裝的除冰裝置產生相同頻率的機械振動作為外加激勵源，與輸電線路產生諧振，致使覆冰破碎掉落。

所述的一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，輸電線路覆冰厚度的監測采用智能視頻圖像識別的方式，結合線路上安裝的張力傳感器的數據進行分析計算，并最終確定輸電線路的覆冰厚度。

所述的一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，輸電線路的諧振頻率采用如下方式計算，根據覆冰厚度計算覆冰輸電線路增重及彈性模量變化值，結合振動裝置的自重、對應桿塔檔距、對應檔距下輸電線路型號等參數，計算出覆冰輸電線路該時刻的固有頻率值，由外激諧振原理可得，輸電線路的諧振頻率等于其固有頻率值，進而確定線路的諧振頻率。

所述的一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，除冰裝置的振動機構運行時，為消減測量和計算誤差，在諧振頻率附近采用掃頻方式，并通過實時反饋諧振情況，對外激諧振頻率進行微調，以確定實際諧振點，實現全自動、智能化的除冰工作。

所述一種利用外激諧振的輸電線路除冰方法，在覆冰清除過程中，自動實時監測輸電線路覆冰清除情況，在覆冰逐漸掉落導致諧振頻率發生變化后，根據計算持續跟蹤諧振頻率點，調整外激諧振頻率值，從而保證輸電線路盡量長時間處于諧振狀態，直至覆冰完全崩解清除，實現智能化、高效率的除冰工作。