[发明专利]基于超声波测距的多分裂输电线覆冰厚度测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于输电线路在线监测方法技术领域，涉及一种基于超声波测距的多分裂输电线覆冰厚度测量方法，本发明还涉及上述测量方法中采用的装置。

背景技术

输电线路的可靠性和稳定性直接关系着整个电网的安全性。近年来，我国由于极端恶劣天气影响，冰灾事故频频发生，造成了巨大的经济损失和人员安全事故。在2008年，一场特大冰雪灾害席卷全国，特别是华中、华东、南方地区，导致输电导线严重覆冰，大面积出现导线舞动、电线断裂、电杆倒塌、供电中断等冰灾事故，严重影响电网安全和人民生活秩序。

目前，基于输电线路覆冰厚度的测量主要有人工巡检法、重量法及图像法。采用人工巡检法时，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，所以劳动强度较大且维护成本较高。重量法：虽然可靠性高、误差小，但是数学建模复杂、计算难度较大。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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超声波测距的多分裂输电线覆冰厚度测量方法，采用超声波测距原理，实现了输电线路多分裂导线覆冰厚度的准确测量。

本发明的另一目的在于提供基于超声波测距的多分裂输电线覆冰厚度测量方法中采用的测量装置。

本发明采用的第一种技术方案是，基于超声波测距的多分裂输电线覆冰厚度测量方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、待核心处理器完成系统初始化后，下达数据采集命令，由上位机发送数据采集命令至两个超声波装置；

步骤2、经步骤1后，通过核心处理器对接收到的数据采集命令进行如下解析：

若数据采集命令下达正确，则进入核心处理器内定时器中断函数，启动定时器计时，并在超声波发射器驱动电路的作用下启动超声波信号发送，直到超声波信号发送结束后停止超声波信号发送；

反之，若数据采集命令下达不正确，则重新请求数据采集命令并下发数据采集命令；

步骤3、经步骤2处理后，核心处理器判断超声波装置接收镜头是否接收到反射信号，在超声波接收器调理电路的作用下，对接收到的信号进行相应的放大和滤波：

若超声波装置接收镜头接收到反射信号，则关闭定时器停止计时并进入外部中断函数，在外部中断函数中提取相应的温度信息和时间间隔，温度信息为-50℃～420℃，时间间隔为2.4ms～3.5ms；

反之，若超过5s～7s没有接收到反射信号，则再次重新请求数据采集命令下发；

步骤4、借助核心处理器对提取到的数据进行取均值、求方差处理，还要进行温度和衰减补偿，最终通过计算得到输电导线的覆冰厚度；

步骤5、将测量结果显示到人机交互模块连接的LED显示屏上，并上传数据给人机交互模块；

步骤6、往复循环步骤1～步骤5。

本发明第一种技术方案的特点还在于：

步骤3中对接收到的信号进行相应的放大和滤波时，放大倍数为500～1000倍，经滤波后得到频率为38kHz～42kHz的接收信号。

步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、在多分裂输电线路中的一条分裂导线上安装超声波装置，利用回声探测法达到既定目标；超声波发射器驱动电路内的超声波装置发射镜头向另一根分裂导线方向发射超声波，同时启动计数器开始计时；超声波在空气中传播，一遇到障碍物便立即返回，一旦超声波接收器调理电路内的超声波装置接收镜头接收到反射波，就立即停止计数器计时；

步骤4.2、计算覆冰厚度，具体按照以下方法实施：

H＝L*cosθ(1)；

θ＝arctg(K/H)(2)；

由以上所有算法得到：

式中，H为待测距离，L为发射端到障碍物之间的距离，K为超声波装置发射镜头和超声波装置接收镜头间距离的一半，θ为L和H之间的夹角，v为声速，T为温度；

若待测距离H远大于超声波装置发射镜头和超声波装置接收镜头之间的距离的一半，则得到以下算法：

v＝331.4+0.607*T(6)；

ΔH＝H₀-H(7)；

式中：H₀指的是未覆冰时的分裂导线间距；ΔH就是待测的覆冰厚度。