[發明專利]架空輸電線路覆冰厚度監測方法

在審

• 申請號: 202310592685.2
• 申請日: 2023-05-24
• 公開（公告）號: CN116499381A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 朱丹;王昊;蘆凱旋;李亞亮;桑海彬;王海波;任靚;張豪;郭锫騏
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司晉城供電公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01D21/02;G01S17/08;B64U20/87;B64U20/80;B64U101/30
• 代理公司: 山西華炬律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

本發明公開了一種架空輸電線路覆冰厚度監測方法，解決了現有技術存在的測量裝置復雜、誤判率高、無法實時精確測量覆冰厚度的技術問題；通過無人機巡線，采集架空輸電線路在正常情況系和覆冰災害情況下的影像數據，并結合采樣點的溫度、濕度、風速、雨量、位置和高程數據，在輸電運檢中心集中監控裝置中的計算機中進行計算，計算出各采樣點的覆冰厚度，并計算出覆冰段的固有頻率；特別是將覆冰厚度在30?20毫米之間的采樣點確定為準除冰點，將準除冰點作為重點監測和分析的危險點，并采用分級監控處理方法，大大提高了覆冰段冰層嚴重程度的判斷準確性，并采用共振除冰的措施，在嚴重覆冰前，將中度覆冰清除。

技術領域

本發明涉及架空輸電線路運行維護領域，特別涉及一種架空輸電線路覆冰厚度監測判斷方法。

背景技術

受大氣候、微地形和微氣象條件的影響，在許多地區，雨雪冰凍天氣極易引起架空輸電線路出現覆冰現象，使輸電導線的荷重增加，甚至造成倒塔、斷線、閃絡等事故，造成巨大的經濟損失；例如：2022年1月下旬，受低溫天氣影響，晉城主網線路遭受到史無前例的冰凍災害，先后有21條110千伏及以上線路發生不同程度覆冰，因冰害跳閘七條次，嚴重危及晉城主電網安全運行和城區的可靠供電；針對架空輸電線路的覆冰問題，國內外已開展過積雪理論、覆冰厚度、導線監測和桿塔補強等方面的研究工作，建立了大量的觀冰站和氣象站，進行現場觀察和有關數據的收集，出現了大量覆冰監測和導線除冰等技術。

在華北電力大學博士學位論文《高壓輸電線路覆冰狀態監測與除冰技術研究》中，提出了一種高壓輸電線路覆冰狀態的智能監測方法，通過喚醒式工作方式，能夠實現導線覆冰實時預警、覆冰厚度監測、氣象數據查詢、現場圖像遠程監控等功能，為選取合理的高壓輸電線路除冰技術方法，提供可靠的前提智能監測依據；該論文通過超聲波測距方法測量架空輸電線路上的覆冰厚度，超聲波發生器和接收器的位置是固定的，不適合對大檔距線路進行覆冰監測，不能對整個輸電線路的覆冰情況及時快速進行信號采集與監測分析；該技術方案是通過熱力融冰進行除冰，不僅提高了線路損耗，融冰效果欠佳，投資成本巨大。華北電力大學碩士學位論文《基于馬爾可夫過程的輸電線路覆冰厚度預測模型研究》是通過建立中長期預測模型和短期預測模型，對未來輸電線路覆冰厚度的可能取值進行了研究，并搭建了輸電線路覆冰厚度預測平臺；首先是根據預測對象的不同，將覆冰厚度預測模型分為兩類，分別是中長期預測模型和短期預測模型，中長期預測模型的主要思想是，首先針對未建成線路進行規劃過程中，對可能途經的局域進行中長期預測，用以避開易于覆冰或覆冰嚴重地區，對于無法避開的輸電線路，則需在設計過程中增加桿塔、導線的抗冰能力，或針對已經建成的輸電線路，需根據預測結果考慮是否進行線路的抗冰改建，其主要是將該地區的年最大覆冰厚度作為基本數據，利用模糊馬爾可夫理論對未來可能出現的年最大覆冰厚度進行預測；短期預測模型則是針對每年的易覆冰季節，利用預測結果判斷輸電線路的覆冰厚度是否超過線路荷載，以便于安排值班、巡線、融冰或除冰工作；考慮到短期預測中，氣象因素的影響較為明顯，無法忽視，故采取多變量灰色預測理論進行預測，并提出了相應的模型修正方法；該論文建模主要是基于覆冰的預測，該預測模型分為中長期預測模型和短期預測模型，其短期模型的修正方法主要考慮了風速、溫度和雨量，對現場除冰有理論指導意義，但沒有實際操作指導措施，特別是地域環境因素是形成結冰的最主要的因素，該模型沒有考慮。

架空輸電線路的覆冰會嚴重威脅到輸電系統的安全，覆冰極易引起線路跳閘、導線舞動、桿塔傾斜倒塌、斷線以及絕緣子閃絡等事故，給電力系統的正常運行，帶來了極大的威脅；為此，需要采用有效的方法進行覆冰檢測和預防；目前，對于線路覆冰的檢測方法主要包括人工巡視、攝像頭遠程觀測和重力換算等；這些方法都存在著一些問題；人工巡視存在勞動強度大、人員安全性差、經濟成本高的問題；攝像頭巡視則無法直接測量出導線覆冰的厚度，需要值班員全天值守，并且夜間無法監測；重力換算存在著測量精度差、容易誤報的問題；因此，在輸電線路覆冰監測中，迫切需要一種能夠遠程監控，并能精準測量出覆冰厚度，并且能夠在覆冰厚度超出閾值時發出告警的裝置。

發明內容