[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)輸電線路覆冰高精度監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610013714.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105571642B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳青華;李夢(mèng)詩(shī);陳子明;王學(xué)健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路監(jiān)測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種電力系統(tǒng)輸電線路覆冰高精度監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

惡劣的氣象條件經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致電力傳輸線覆冰，覆冰的形成主要由溫度、濕度、冷暖空氣對(duì)流、環(huán)流及風(fēng)等氣象因素決定。當(dāng)空氣中的水在4攝氏度或更低的環(huán)境中雨輸電線表面碰撞時(shí)，會(huì)發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，隨著凍結(jié)的積累和加劇，就會(huì)產(chǎn)生覆冰現(xiàn)象。覆冰加劇時(shí)，傳輸線上的大量覆冰會(huì)對(duì)桿塔造成額外的負(fù)荷重量，從而破壞桿塔結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)甚至可能壓垮桿塔，造成大規(guī)模停電等電力事故，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在我國(guó)的云南、貴州等省份，由于冬季氣候寒冷、潮濕的特性，大氣中經(jīng)常存在大量的過(guò)冷卻水滴，因此當(dāng)?shù)氐母脖F(xiàn)象頻繁發(fā)生。

常規(guī)可見(jiàn)的覆冰可分為以下五種：1)雨凇覆冰：該覆冰在低海拔地區(qū)常見(jiàn)。當(dāng)環(huán)境溫度接近于冰點(diǎn)且風(fēng)速度較高時(shí)，該類型的覆冰較易產(chǎn)生。雖然該類型覆冰的持續(xù)時(shí)間較短，但與傳輸線的粘著力強(qiáng)，且冰的密度高、重量大，質(zhì)地透明；2)混合凇覆冰：當(dāng)溫度在冰點(diǎn)下且風(fēng)速很高時(shí)，傳輸線上多形成混合淞。該種類型的覆冰粘著力強(qiáng)且多成半透明，覆冰密度雖然不及雨凇覆冰高，但生長(zhǎng)速度快，對(duì)傳輸線威脅嚴(yán)重；3)軟霧?。河捎谏絽^(qū)低層云中含有過(guò)冷水滴，在風(fēng)速較低的環(huán)境下易形成該類型覆冰。該類型覆冰成白色不透明狀，密度較低，不易粘著于傳輸線，多在輕微震動(dòng)時(shí)自行脫離傳輸線，威脅較低；4)白霜：冷濕空氣在傳輸線表面凝合形成的輕微覆冰，對(duì)傳輸線基本不造成威脅；5)白雪：傳輸線上輕微積雪，對(duì)傳輸線基本不造成威脅。綜上所述，傳輸線僅在空氣濕度較高的情況下易形成覆冰，覆冰的類型主要由濕度、風(fēng)速?zèng)Q定，通過(guò)對(duì)覆冰的成色的識(shí)別可以對(duì)覆冰進(jìn)行分類。對(duì)傳輸線造成嚴(yán)重威脅的覆冰，多出現(xiàn)于嚴(yán)冬和春季，特別是當(dāng)溫度下降至-5至0攝氏度，且風(fēng)速為3-15米每秒階段，此時(shí)若出現(xiàn)大霧及降雨過(guò)程，則會(huì)在傳輸線上產(chǎn)生雨凇，若天氣驟然變冷，或出現(xiàn)雨雪、凍雨天氣，則形成混合淞覆冰，損毀傳輸線和桿塔。

傳統(tǒng)的覆冰監(jiān)測(cè)方法多基于單一的拉力位移傳感器對(duì)覆冰的重量進(jìn)行檢測(cè)，即覆冰形成后，測(cè)量傳感器兩側(cè)的拉力由于覆冰的質(zhì)量造成的變化。此類型的檢測(cè)方法主要存在以下的缺點(diǎn)：1)破壞原有桿塔與輸電線之間的連接：桿塔與輸電線的連接部分由嚴(yán)格驗(yàn)證的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行保障，然而切割開(kāi)桿塔與輸電線之間的連接而安裝覆冰監(jiān)測(cè)裝置，將破壞原有的工程而造成潛在的威脅；2)僅依靠質(zhì)量檢測(cè)覆冰造成報(bào)警延遲：混合淞覆冰形成速度很快，然而當(dāng)拉力位移傳感器感應(yīng)到輸電線質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，往往覆冰已經(jīng)開(kāi)始積累，在極短的時(shí)間內(nèi)覆冰的重量就足以破壞桿塔的結(jié)構(gòu)；3)維修復(fù)雜：長(zhǎng)期的大質(zhì)量傳輸線對(duì)拉力位移傳感器會(huì)持續(xù)造成損耗，因此拉力位移傳感器在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中易損壞。若拉線傳感器損壞，其維修過(guò)程極其復(fù)雜，需要將輸電線再次從桿塔上剝離并更換拉線傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種多傳感器測(cè)量、精度高的電力系統(tǒng)輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，能夠有效的解決輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種電力系統(tǒng)輸電線路覆冰高精度監(jiān)測(cè)方法，首先，使用拉線位移傳感器、溫度傳感器、亮度傳感器、風(fēng)速傳感器測(cè)量輸電線與桿塔之間形變的程度、外界溫度、覆冰透明度及風(fēng)速，然后通過(guò)處理器綜合分析各個(gè)傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，以判斷是否形成覆冰以及覆冰的形成程度，當(dāng)覆冰程度超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信號(hào)傳輸回控制中心；其分析處理過(guò)程如下：

當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)閾值之后，設(shè)立判據(jù)1成立，判據(jù)1用于區(qū)別覆冰垂吊與夏季時(shí)溫度上升造成的輸電線延長(zhǎng)形變；當(dāng)風(fēng)速傳感器檢測(cè)風(fēng)速高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，設(shè)立判據(jù)2成立，判據(jù)2用于區(qū)別覆冰垂吊與白雪積累，白雪積累的過(guò)程中風(fēng)速較低，而雨凇和混合凇形成的過(guò)程中風(fēng)速度較高；當(dāng)拉線位移傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，設(shè)立判據(jù)3成立，判據(jù)3用于識(shí)別傳輸線位移的程度，若覆冰開(kāi)始形成，其重量拉動(dòng)傳輸線開(kāi)始位移，如果位移超過(guò)預(yù)設(shè)程度后，則威脅到桿塔結(jié)構(gòu)；當(dāng)判據(jù)1、2、3同時(shí)成立時(shí)，啟用亮度傳感器，該亮度傳感器用于區(qū)分覆冰形成前期的雨凇覆冰與破壞性的混合凇覆冰；若亮度傳感器檢測(cè)到亮度低于預(yù)設(shè)值，則判斷為當(dāng)前時(shí)間為夜晚，并且覆冰已經(jīng)形成的概率極高，此時(shí)便啟動(dòng)報(bào)警功能；若亮度傳感器檢測(cè)到亮度高于預(yù)設(shè)值，則判斷為雨凇覆冰形成，預(yù)報(bào)覆冰形成，待拉線位移傳感器超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，該閾值高于判據(jù)3設(shè)定的閾值，再進(jìn)行報(bào)警；若亮度傳感器檢測(cè)到亮度為中間數(shù)值時(shí)，則判斷為混合凇覆冰已經(jīng)形成，啟動(dòng)報(bào)警功能。