[发明专利]架空输电线路覆冰厚度监测方法

说明书

本发明公开了一种架空输电线路覆冰厚度监测方法，解决了现有技术存在的测量装置复杂、误判率高、无法实时精确测量覆冰厚度的技术问题；通过无人机巡线，采集架空输电线路在正常情况系和覆冰灾害情况下的影像数据，并结合采样点的温度、湿度、风速、雨量、位置和高程数据，在输电运检中心集中监控装置中的计算机中进行计算，计算出各采样点的覆冰厚度，并计算出覆冰段的固有频率；特别是将覆冰厚度在30‑20毫米之间的采样点确定为准除冰点，将准除冰点作为重点监测和分析的危险点，并采用分级监控处理方法，大大提高了覆冰段冰层严重程度的判断准确性，并采用共振除冰的措施，在严重覆冰前，将中度覆冰清除。

技术领域

本发明涉及架空输电线路运行维护领域，特别涉及一种架空输电线路覆冰厚度监测判断方法。

背景技术

受大气候、微地形和微气象条件的影响，在许多地区，雨雪冰冻天气极易引起架空输电线路出现覆冰现象，使输电导线的荷重增加，甚至造成倒塔、断线、闪络等事故，造成巨大的经济损失；例如：2022年1月下旬，受低温天气影响，晋城主网线路遭受到史无前例的冰冻灾害，先后有21条110千伏及以上线路发生不同程度覆冰，因冰害跳闸七条次，严重危及晋城主电网安全运行和城区的可靠供电；针对架空输电线路的覆冰问题，国内外已开展过积雪理论、覆冰厚度、导线监测和杆塔补强等方面的研究工作，建立了大量的观冰站和气象站，进行现场观察和有关数据的收集，出现了大量覆冰监测和导线除冰等技术。

在华北电力大学博士学位论文《高压输电线路覆冰状态监测与除冰技术研究》中，提出了一种高压输电线路覆冰状态的智能监测方法，通过唤醒式工作方式，能够实现导线覆冰实时预警、覆冰厚度监测、气象数据查询、现场图像远程监控等功能，为选取合理的高压输电线路除冰技术方法，提供可靠的前提智能监测依据；该论文通过超声波测距方法测量架空输电线路上的覆冰厚度，超声波发生器和接收器的位置是固定的，不适合对大档距线路进行覆冰监测，不能对整个输电线路的覆冰情况及时快速进行信号采集与监测分析；该技术方案是通过热力融冰进行除冰，不仅提高了线路损耗，融冰效果欠佳，投资成本巨大。华北电力大学硕士学位论文《基于马尔可夫过程的输电线路覆冰厚度预测模型研究》是通过建立中长期预测模型和短期预测模型，对未来输电线路覆冰厚度的可能取值进行了研究，并搭建了输电线路覆冰厚度预测平台；首先是根据预测对象的不同，将覆冰厚度预测模型分为两类，分别是中长期预测模型和短期预测模型，中长期预测模型的主要思想是，首先针对未建成线路进行规划过程中，对可能途经的局域进行中长期预测，用以避开易于覆冰或覆冰严重地区，对于无法避开的输电线路，则需在设计过程中增加杆塔、导线的抗冰能力，或针对已经建成的输电线路，需根据预测结果考虑是否进行线路的抗冰改建，其主要是将该地区的年最大覆冰厚度作为基本数据，利用模糊马尔可夫理论对未来可能出现的年最大覆冰厚度进行预测；短期预测模型则是针对每年的易覆冰季节，利用预测结果判断输电线路的覆冰厚度是否超过线路荷载，以便于安排值班、巡线、融冰或除冰工作；考虑到短期预测中，气象因素的影响较为明显，无法忽视，故采取多变量灰色预测理论进行预测，并提出了相应的模型修正方法；该论文建模主要是基于覆冰的预测，该预测模型分为中长期预测模型和短期预测模型，其短期模型的修正方法主要考虑了风速、温度和雨量，对现场除冰有理论指导意义，但没有实际操作指导措施，特别是地域环境因素是形成结冰的最主要的因素，该模型没有考虑。

架空输电线路的覆冰会严重威胁到输电系统的安全，覆冰极易引起线路跳闸、导线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线以及绝缘子闪络等事故，给电力系统的正常运行，带来了极大的威胁；为此，需要采用有效的方法进行覆冰检测和预防；目前，对于线路覆冰的检测方法主要包括人工巡视、摄像头远程观测和重力换算等；这些方法都存在着一些问题；人工巡视存在劳动强度大、人员安全性差、经济成本高的问题；摄像头巡视则无法直接测量出导线覆冰的厚度，需要值班员全天值守，并且夜间无法监测；重力换算存在着测量精度差、容易误报的问题；因此，在输电线路覆冰监测中，迫切需要一种能够远程监控，并能精准测量出覆冰厚度，并且能够在覆冰厚度超出阈值时发出告警的装置。

发明内容