[发明专利]一种输电线路分布式覆冰监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路，特别是涉及一种输电线路分布式覆冰监测方法。

背景技术

在早期的覆冰监测中，国内外普遍采用建立观冰站的方法来研究和观测输电线路的覆冰情况，这种方法投资大，建设周期长，且运行成本高，数量有限，无法实现整个电网覆冰状况的实时监测。近年来，输电线路覆冰和微气象在线监测技术得到了迅速的发展，并逐渐成为感知电网覆冰状态和预防大面积覆冰、雪灾害事故的主要手段。目前发展起来覆冰监测方法主要有：称重法、导线倾角法、图像监测法、覆冰速率计法、模拟导线法以及准分布式光纤传感法等。其中，称重法、导线倾角法在国内的应用较为广泛。然而这些监测方法均是点式监测方法，只针对输电线路上的某些特定线路进行覆冰状态监测，并不能实现真正意义上的线路分布式实时监测。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种输电线路分布式覆冰监测方法，具有监测方法智能化程度高、便于计算机进行自动分析判断覆冰程度、有着重要的经济价值和社会价值的特点。

本发明提供的一种输电线路分布式覆冰监测方法，包括如下步骤：步骤一、采用相位光时域反射仪(phi-OTDR，phase-Opitical Time Domain Reflectmeter)监测分别得到输电线路在未覆冰和覆冰情况下架空线的固有振动频率f₀₁和f₀₂；步骤二、计算与数据处理单元根据未覆冰情况下架空线的固有振动频率f₀₁，计算架空线未覆冰情况下的水平应力σ₀₁；步骤三、计算与数据处理单元分别获得架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力的关系以及单位长度质量与覆冰厚度的关系，架空线覆冰情况下单位长度质量与水平应力的关系公式为：其中，覆冰后架空线的水平应力为σ₀₂，单位长度质量为m₀₂，l为架空线的档距，f₀₂为覆冰情况下架空线的固有振动频率，A为架空线的计算截面积；架空线覆冰情况下单位长度质量与覆冰厚度的关系公式为：m₀₂＝m₀+0.9πb(d+b)×10^-3，其中，d为架空线的直径，b为覆冰厚度，m⁰为未覆冰情况下架空线的单位长度质量；步骤四、结合输电线路材料参数、地理信息参数、单位长度质量与覆冰厚度的关系以及架空线状态方程，以输电线路架空线覆冰厚度为未知量，计算与数据处理单元采用牛顿迭代法计算获得架空线的等值覆冰厚度，实现输电线路的分布式覆冰监测，所述架空线状态方程如下：σ02-Eγ′2l2cos3β24σ022=σ01-Eγ2l2cos3β24σ012-αE cosβ(t2-t1),]]>式中σ₀₁和σ₀₂分别为架空线未覆冰和覆冰情况下对应的水平应力，E为缆线的杨氏模量，β为档距的高差角，α为缆线的热膨胀系数，l为架空线的档距，t₁和t₂分别为未覆冰和覆冰情况下缆线的温度，在覆冰期间认为t₁≈t₂，γ'和γ分别为覆冰和未覆冰情况下的综合比载，所述γ'和γ与架空线单位长度质量关系为：式中m₀为架空线未覆冰时的单位长度质量，m₀₂为架空线覆冰后的单位长度质量，g为重力加速度。