[发明专利]基于多元物理量数学模型的输电线路覆冰预测方法

权利要求书

1.一种基于多元物理量数学模型的输电线路覆冰预测方法，其特征在于：所述预测方法包括如下步骤：

(1)采用温湿度传感器、风力传感器获取当前时刻的温湿度及风力气象参数；

(2)分别判断当前各气象数据是否满足覆冰条件，即：温度-8～0℃，湿度90％RH以上，风速2～7m/s，若满足条件则转到(3)，否则进入下一次采样周期，即返回到(1)；

(3)通过张力传感器获得的数据值与初始值做比较，若说明导线有覆冰，转到步骤(4)，否则返回到(1)；

(4)通过地面终端获取当前环境气压值，计算覆冰厚度b，计算公式如下：

b=∫0tif(t,T,V,p)dt---(13)]]>

单位覆冰厚度Δr表示为：

Δr=t(VW)2+(Pρ0)2ρiπ---(7)]]>

其中，V是风速(m/s)，W是空气中的液态水含量(g/m³)，t是降雨时间(s)；P是降雨强度(mm/h)，ρ₀是水的密度(g/cm³)，t是降雨时间(s)；

W＝aP^b，其中a，b是常数，将降雨强度P与湿度转换，P满足如下关系：

P=1ρg∫0pz0qdp---(8)]]>

其中，q为比湿，p为气压(MPa)，ρ为液态水密度(g/cm³)，g为重力加速度(m/s²)，为地面气压(MPa)；

比湿q根据水汽压e(hPa)计算出来，它和水汽压的关系为：

q=ϵep-(1-ϵ)e---(9)]]>

式中，μ_v，μ_d分别为水汽和干空气的平均摩尔质量；

采用湿度传感器得到的湿度值是一个相对湿度，其表达式为：

f=eE×100%---(10)]]>

其中，E为同一温度下的饱和水汽压(hPa)；；

结合公式(7)-(10)，得到单位覆冰厚度Δr关于时间t、温度T、风速V和气压p的表达式：

Δr＝f(t，T，V，p)                               (11)；

将公式(11)转化为微分形式，两边积分可得到公式(13)；

(5)通过覆冰厚度和温湿度计算任意时刻t_i导线的综合比载g₅，计算公式为：

g5=g32+g42---(20)]]>

其中，g₄为水平比载，g₃为垂直比载；

g3=g1+g2=gqA+gρπb(2r0+b)×10-3A---(17)]]>

其中，g₁为导线比载，g₂为覆冰比载，g为重力加速度，q为单位长度质量(kg/m)，ρ是覆冰的密度(g/cm³)，r₀为导线的半径(mm)，A为导线横截面积(mm²)；

g4=0.6128KzαC(2r0+2b)V2A×10-3]]>

=1.2256KzαC(r0+b)V2A×10-3---(19)]]>

其中，K_z是风压高度变化系数，α是风速不均匀系数，C是风载体型系数；

(6)通过综合比载g₅得到电力线档距端点处的轴向应力σ_x，令σ_x＝σ_max，计算断裂剩余时间t，并发出预警信号。