[发明专利]一种用于输电线覆冰厚度监测的计算方法

说明书

本发明公开了一种用于输电线覆冰厚度监测的计算方法，经过本发明模型计算后反馈出输电线的覆冰厚度。具体包括以下步骤：确定架空输电线的物理力学参数及材料参数，并定义坐标系；安装分布式光纤，记录2个的光纤初始安装长度λ₀、初始安装温度T₀及安装位置等初始参数；通过2个分布式光纤实时测量其对应的2段局部输电线的温度T和变形Δv₁、Δv₂等原始输入参量；修正输入参量；将修正后的输入参量Δv_E1、Δv_E2代入本发明模型得a、b、c、ε等四个参数；根据求解的4个参数，求解出输电线的风荷载q_w和冰荷载q_s；最后根据求解的覆冰荷载得出输电线覆冰厚度D。本发明计算效率及可靠性均较高，且可实时监测。

技术领域

本发明涉及覆冰厚度监测技术领域，具体为一种用于输电线覆冰厚度监测的计算方法。

背景技术

输电线路的监测对电网的安全运行有着至关重要的作用，而由于冰雪荷载、风荷载等引起的输电线的断线、倒塔、导线舞动、绝缘子闪络等事故给国内外带来巨大的经济损失。在我国，覆冰荷引起的损失最为巨大。输电线覆冰过后的弧垂就会偏大，从而导致输电线对地或对交叉跨越物的安全距离可能不足，最终可能会由于风摆、舞动和跳跃造成线路停电事故。此外，绝缘子串覆冰后，会大大降低绝缘性能。当悬垂绝缘子串覆冰溶化时，可能形成冰柱，使绝缘子串短路，造成接地事故。因此，如何准确高效地对输电线的工作状态进行实时监测与反馈成为当务之急。

现有的覆冰厚度测量方式主要有人工巡检法、图像法、超声波测距法和重量法。人工巡检法：由于输电导线点多面大，地形地貌各异，所以施工难度较大；此外，由于单纯依靠人力，所以该方法劳动强度较大和维护成本较高。图像法：固然简单易行，可以直观看到输电线路的覆冰情况，但是在恶劣的极端环境下很可能使得镜头模糊不清，影响测量结果的准确性和有效性。超声波测距法：该法不受电磁场干扰，测量稳定性较好且可实时监测，但是其单纯依靠物理测距理论，缺乏对力学性质的分析，可靠性与精确性不足。重量法：该法理论依据充分，可靠性和精度都较高，但是大多数学建模复杂、计算难度较大。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：一种用于输电线覆冰厚度监测的计算方法，计算方法的计算模型包括：

步骤S1，首先确定架空输电线的物理力学参数及材料参数，具体包括软导线的水平档距L、垂直高差h、导线初始横截面积A、弹性模量E、导线的线膨胀系数R，并定义坐标系；

步骤S2，在输电线两端安装分布式光纤，记录2个的光纤初始安装长度λ₀、初始安装温度T₀及安装位置x₁、x₁₁、x₁₂、x₂、x₂₁、x₂₂，Δx₁、Δx₂；

步骤S3，通过2个分布式光纤实时监测任意时刻t对应的2段局部输电线的温度T和变形Δv₁、变形Δv₂、输电线的风偏角η；

步骤S4，修正输入参量；对测得的Δv₁、Δv₂进行修正去除由于温度变化引起的部分Δv_T1、Δv_T2，从而得出模型的直接输入参量Δv_E1、Δv_E2；

步骤S5，将修正后的输入参量Δv_E1、Δv_E2及初始参数x₁、x₂、Δx₁、Δx₂代入下式：