[发明专利]基于集中载荷的输电线路模拟脱冰方法

说明书

技术领域

本发明属于输电线路监测方法技术领域，涉及一种基于集中载荷的输电线路模拟脱冰方法。

背景技术

输电线路作为电力系统的大动脉，在电力系统中占据着非常重要的地位。然而由于输电线路长期曝露于室外，在严寒的冬季，常常会由于冰灾引发各种事故，导致电网的瘫痪，给人们的生活造成极大的不便。

在我国的某些地区，冬季气温非常的低，加之常常会出现持续冰冻雨雪天气，使得处于室外的输电线路会因为覆冰而造成线路跳闸、断线、倒塔、导线舞动、金具及绝缘子损坏等事故，从而影响到电力的供给。研究覆冰线路脱冰时导线受力变化规律，对于输电线路的合理设计以及输电线路安全运行的可靠性和经济性具有指导性意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于集中载荷的输电线路模拟脱冰方法，以相邻杆塔之间覆冰导线为研究对象，通过对导线均匀施加集中载荷模拟覆冰线路，根据架空线悬点不等高模型的悬链线方程和力矩平衡原理得到均匀施加在导线上的集中载荷大小。

本发明所采用的技术方案是，基于集中载荷的输电线路模拟脱冰方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、预先在杆塔与绝缘子低压侧连接处安装上传感器单元，在相邻两杆塔之间的导线正前方设置双目摄像机，在杆塔侧安装输电线路综合在线监测装置，建立相邻两杆塔之间的覆冰导线模型；

步骤2、经步骤1后，在相邻两杆塔之间的导线上均匀施加集中载荷，用于模拟导线覆冰，根据架空线选点不等高模型的悬链方程和力矩平衡原理进行计算，得到施加于导线上的集中载荷的大小；

步骤3、经步骤2获得施加于导线上集中载荷的大小后，用具有同等重量的重物来等效替代所得到的载荷，再将同等重量的重物通过磁铁吸合装置均匀施加于导线上，最后通过控制磁铁吸合装置内磁铁的吸合来模拟导线脱冰的过程。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、预先在杆塔与绝缘子低压侧连接处安装拉力传感器及倾角传感器，在相邻两杆塔之间导线的正前方设置双目摄像机，并设定弧垂最低点为特征点；

步骤1.2、经步骤1.1，由拉力传感器获得模拟导线脱冰时导线拉力，由倾角传感器获得模拟导线脱冰时倾角大小的变化，由双目摄像机获得导线脱冰前、后的视频图像；

步骤1.3、经步骤1.2后，由拉力传感器、倾角传感器和双目摄像机分别通过485总线、以太网将获取的拉力、倾角和视频图像数据传送到杆塔侧安装的输电线路综合在线监测装置，再由输电线路综合在线监测装置将拉力、倾角和视频图像数据传输到监测中心；

步骤1.4、将相邻两杆塔之间的导线分成N等分，并设定导线上均匀覆冰。

步骤2具体按照以下方法实施：

步骤2.1、以导线左侧悬挂点A为坐标原点，建立二维坐标系，设点K₁、K₂……K_i、K_N-1将导线沿长度方向均分为N份，集中载荷Fi+1作用于第i份导线段K_i-1～K_i中点位置K_i^’；

将导线的两端A、B作为两个悬挂点；γ为沿导线长度方向作用均布载荷；σA为A点受到的应力，σ₀为A点受到的水平应力，σγA为A点受到的垂直应力；两个悬挂点A、B之间的水平档距为l，两个悬挂点A、B之间竖直方向上垂直距离为h；两个悬挂点A、B到导线最低点O之间水平距离分别为a、b；x为所加集中载荷中点位置K_i^’到导线左侧A点的水平距离；

悬点不等高时架空线悬链线方程具体如下：

将x＝l时y＝h的边界条件代入，则得到如下算法：

通过对悬链线方程求导得到如下算法：

基于导线微长度的计算公式：

利用导线微长度计算公式对进行积分，得到导线上任意一点距离左侧悬挂点间的线长的算法，其算法具体如下：

设定x₁、x₂...x_i...x_N-1将导线2等分为N段，x′₁、x′₂...x′₃...x′_N分别为每一段导线中点到A点的位置坐标，继续实施如下算法：