1-2-输电线路覆冰检测技术发展综述_陈立军
电力系统输电线路抗冰除冰技术研究进展综述
电力系统输电线路抗冰除冰技术研究进展综述摘要：电力系统输电线路出现覆冰以后，不仅会影响整个电力系统运行维护工作，严重的还会导致线路短路，电缆弯曲，或者是断线倒塔等现象，因此，为保障整个电力输电线路的正常稳定运行，就应当充分了解掌握影响输电线路覆冰的主要因素，并准确分析输电线路覆冰的危害，不断的研究抗冰除冰的技术，研究出提高抗冰防并的技术措施，从而有效的保障整个电网运行的安全性。
关键词:输电线路；覆冰；抗冰除冰；技术一影响输电线路出现冰灾的因素1.1海拔因素一般条件相同的地区，海拔越高就越容易结冰，导线覆冰也相对较厚，并且雾凇比较多。
对于海拔较低区域，虽然导线上的冰厚比较薄，但大多数是雨凇或者是混合冻结。
1.2气象因素通常输电线路主要是发生在每年的11月份到次年的3月份期间，在入冬和春寒时线路出现冰灾的频率比较高。
当外界气温低于0度时，大气环境中的小水滴会出现冷却现象，气流中过冷却水滴和处于过冷却水滴包围的输电线路导线发生碰撞，并且会在导线的表面冻结形成覆冰，从而影响正常的电力输送运行。
1.3线路走向因素通常东西方向的导线的覆冰要比南北走向的导线覆冰严重。
这是因为冬季的覆冰天气一般都是北风或者是西北风。
所以，咋进行线路敷设时，应当避免导线呈东西走向，降低导线覆冰现象。
1.4电场强度因素经过大部分的现场观测以及试验表明，当电场强度比较小时，导线覆冰量以及覆冰厚度和密度会随着电厂的强度增加而增加；当电厂强度较大时，带电导线的覆冰就比不带电导线的覆冰少很多，并且覆冰量和电压的极性有很明显的关系。
二输电线路冰灾的危害2.1过负载的危害过负载危害，即导线覆冰超过设计抗冰厚度而导致的事故。
机械事故包括：金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、撞裂等；电气事故，是指覆冰使线路弧垂增大从而造成闪络和烧伤、烧断导线等。
2.2不均匀覆冰或不同期脱冰危害相邻档的不均匀覆冰或线路不同期脱冰会产生张力差，导致导线缩颈或断裂、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形、导线和绝缘子闪络及导线电气间隙减少而发生闪络等。
输电线路覆冰检测技术发展综述
依 赖 于机 理研 究 的深 入 ， 同时 完 善 的检 测 技 术 也 促 进 机理研 究 的发 展 ， 为机 理研 究 和 防冰 、 冰技 除 术 的研究 以及 输 电线路 的设 计 提供 支持 。
（） ４ 绝缘 子 串覆 冰 后 ， 大 大 降低 绝 缘 性 能 。 会 当悬 垂绝 缘 子 串覆冰 溶化 时 ， 可能 形成 冰 柱 ， 绝 使
（ ） 缘 子 串倾 斜 、 ３绝 导线 严 重 下 垂 。线 路 各
档 距 内 的 覆 冰 厚 度 不 均 匀 时 ， 线 弧 垂 将 发 生 很 导 大 变 化 ， 成 悬 垂 绝 缘 子 串 倾 斜 ， 具 承 受 较 大 的 造 金
灾害 ， 致输 电线 路大 范 围覆 冰 ， 重 影 响 了电 网 导 严
缘 子 串短路 ， 造成 接 地事 故 。
综上 所 述 ， 路 覆冰会 造 成机 械和 电气 故 障 。 线 而 破 坏 力 最 大 的 是 由 于 覆 冰 的 厚 度 超 过 了 设 计
输 电线路 覆 冰是 客 观 存 在 的 ， 法 从 根 本 上 无 消除 。但 可通 过 完 善 的 检测 技 术 ， 时 掌 握 线 路 随
值， 导致线 路 的机 械故 障 ， 进而 导致 电气 故 障 的发
生 。 覆 冰 线 路 载 荷 加 大 ， 荷 又 可 分 为 静 态 载 荷 载
和动 态载 荷 ， 而动 态载 荷又 是危 害 的主要 原 因 ， 其 与导 线 的物 理参 数 、 冰 的类 型和 密 度 以及 风 速 覆 和风 向等 有关 。
的 正 常 运 行 ， 次 线 路 的 覆 冰 再 一 次 使 线 路 覆 冰 此 的 研 究 成 为 热 点 。 覆 冰 的 研 究 包 括 机 理 、 测 技 检 术 和 （ ） 冰 技 术 ３部 分 ¨ ， 测 技 术 的 进 步 防 除 ’ 检
在线监测论文 架空输电线路覆冰在线监测研究综述
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输电线路覆冰在线监测研究综述
Review of Online Monitoring of Ice Coating on Overhead Transmission Line
ABSTRACT: The structure and functions of online monitoring system for ice coating on overhead transmission lines are presented, and the calculation models to monitor ice coating on overhead transmission lines home and abroad are summarized and advantage as well as disadvantage in these methods are pointed out. Combined with shortcomings existing monitoring system for ice coating and models to monitor ice coating, weight method based on static mechanics should be optimized and a dynamic model should be considered; big data should be used to improve the function of warning of monitoring system and advanced functions of system are needed.
输电线路除冰雪专利技术分析
输电线路除冰雪专利技术分析
罗爱玲
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2018(000)009
【摘要】输电线路覆冰雪作为一种常见的自然现象会对正常供电造成巨大的影响,引起输电线路舞动、断线、相间短路、跳闸、杆塔变形、倒塌、金具和绝缘子损坏等一系列问题,是威胁电网安全运行的最大自然灾害之一,文章基于CPRSABS和DWPI数据库,检索筛查国内外有关架空线路除冰技术的专利申请,梳理了该领域除冰装置的技术发展脉络,为今后输电线路除冰雪的研究发展提供参考价值.
【总页数】2页(P19-20)
【作者】罗爱玲
【作者单位】国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心,四川成都610213【正文语种】中文
【中图分类】TM75
【相关文献】
1.输电线路舞动特点及防冰雪措施分析
2.电缆防风抗冰雪专利技术分析
3.对"冰雪灾害"天气输电线路安全运行分析
4.沿海地区输电线路覆冰雪规律与闪络预测研究
5.采用涡流自热环防止输电线路冰雪灾害的方法研究
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输电线路覆冰预测技术研究综述
输电线路覆冰预测技术研究综述【摘要】架空输电线路的覆冰轻则引起线路过荷载以及导线舞动等危害，重则致使断线、倒塔，以致电网瘫痪。
由此可见，架空输电线路覆冰严重地影响了输电网的可靠性，给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的威胁。
由于输电线路覆冰主要受气象因子的影响，因此从气象因子方面讨论输电线路覆冰规律以及建立大气候背景下的输电线路覆冰预测模型具有十分重要的意义。
【关键词】输电线路覆冰预测技术气象因子1 前言当严重的冰灾持续来袭时，输电线路不可避免的会出现覆冰。
与其他事故相比，冰p按照覆冰的形成条件，可以把导线覆冰分为雨凇、雾凇、混合淞、白霜、雪和雾[6]，其性质和形成条件如表1所示。
一般过冷却水滴越小，越容易形成雾凇；过冷却水滴较大，在海拔较低的地区，则容易形成雨凇。
在我国，雨凇多见于湖南、粤北、赣南、湖北、河南及皖南等丘陵地区，而雾凇多见于云贵高原或海拔在1000米以上的山区，尤其海拔在2000-3000米的山区最多。
3 导线覆冰的影响因素分析导线覆冰受不同因素的影响，其厚度、密度和单位长度覆冰量等都会存在差异。
而影响导线覆冰的因素很多，主要有气象条件、地形条件、海拔高程、凝结高度、导线悬挂高度、导线直径、水滴直径、风速风向、负荷电流及电场强度等[2]。
重点探讨气象条件、地形条件对输电线路覆冰的影响。
（1）气象条件对覆冰的影响：导线覆冰主要是由气象条件决定的，是受温度、湿度、风、冷暖空气对流以阳光照射等因素影响的综合物理现象。
其中影响导线覆冰的主要因素有 4 种：空气温度、空气中液态水含量、空气中或云中过冷却水滴直径、以及风速风向。
这4种因素的不同组合确定了导线的覆冰类型。
雨凇覆冰形成时，通常温度较高，一般在-5—0℃之间，水滴直径大，一般在10-40μm之间：雾凇覆冰形成时，温度较低，在-8℃以下，一般在-15到-10℃之间，水滴直径在1-20μm之间：混合凇则通常介于雨凇和雾凇之间，混合凇覆冰时的温度范围为-9到-3℃，水滴直径在5-35μm之间。
架空输电线路覆冰监测技术的研究现状
284理论研究 我国地貌特征千差万别，输电网的大部分需要穿过高原、山地、盆地等气候恶劣的区域，在冰雪、冻雨等极端的气象条件下，输电线路覆冰成为了不可避免的问题。
线路覆冰，易造成相间闪洛，增加导线的张力和塔架等金具的支撑载荷，严重时会造成断线、倒塌、电网列解等事故。
为了电网的稳定、安全运行，输电线路覆冰监测技术成为急需解决的重大课题之一。
从监测系统实施的原理方法来看，可将其分以下几类：图像等效判别法、倾角-弧垂法、电容感应式传感器法、模拟导线法、行波法、称重法等。
本节对现有监测系统的原理进行分析总结，并为系统的改进措施提出建议。
1 图像等效判别法 图像等效判别法的原理：摄像机放置在输电线路的不同位置上，对线路进行实时监测和拍照。
通过GPRS将图像和数据传输到后台的监控中心，监控中心的计算机对接收到的图像和数据进行微积分计算，结合由导线的粗细算出来的结冰面积，通过换算得出覆冰的重量和厚度。
该方法不仅可以测得输电导线上的覆冰量还可以测得绝缘子串上的覆冰量。
图像等效判别法的关键技术在于：如何获取能反映出导线覆冰的精确模型；以及如何精确的进行图像的边缘特征提取。
现有的监测系统大多是基于单目视觉的输电线路覆冰监测算法，此类算法只能得到覆冰导线的二维坐标数学模型，对不规则的覆冰图像识别精度较低。
因此，基于双目视觉的输电线路覆冰监测算法是发展的趋势。
该算法利用的是双目视觉原理，用双摄像头从不同的角度获取覆冰导线的图像，建立导线的三维坐标数学模型来进行覆冰监测[1]。
2 倾角-弧垂法 倾角-弧垂法的原理：首先通过传感器对输电线路中悬挂点的倾角及线路的弧垂进行测量，然后通过线路的悬链线方程来计算出输电导线应力的变化，最后根据应力的变化推导出线路的覆冰量 [2]。
这一方法的特点就是需要传感器测量的量较少，算法简单，能够实时监测输电线路上的覆冰量。
但是这种算法的前提要求输电线路上的覆冰情况是均匀的，而实际上，覆冰情况不可能是完全均匀的。
《2024年基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术》范文
《基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术》篇一一、引言随着电力系统的日益发展，输电线路的安全运行对于保障电力供应的稳定性和连续性具有至关重要的作用。
北京地区地处内陆，气候变化多样，尤其是在寒冷的冬季，微气象和微地形条件对输电线路的影响显著，容易导致覆冰现象的发生。
覆冰不仅会增加线路的重量，还可能导致线路断裂、短路等事故，给电力系统带来严重的损失。
因此，针对北京地区输电线路的覆冰预测技术研究具有重要意义。
本文旨在研究基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术，为电力系统安全运行提供技术支持。
二、微气象微地形对输电线路覆冰的影响微气象指的是小范围、短时间的气象变化，而微地形则是指地形地貌对气象条件的影响。
这些因素都会对输电线路的覆冰产生影响。
首先，微气象条件对输电线路覆冰的影响主要体现在温度、湿度、风速等方面。
在低温、高湿的环境下，输电线路容易发生覆冰。
而风速则会影响覆冰的厚度和分布，风速越大，覆冰越厚，分布越不均匀。
其次，微地形条件也会对输电线路的覆冰产生影响。
地形的高低起伏、坡度、植被覆盖等情况都会影响气流和气象条件，进而影响输电线路的覆冰。
例如，山谷、河流等地方容易形成局部气流，导致覆冰更加严重。
三、基于微气象微地形的输电线路覆冰预测技术针对北京地区微气象微地形对输电线路覆冰的影响，本文提出了一种基于微气象微地形的输电线路覆冰预测技术。
该技术主要包括以下几个步骤：1. 数据采集：通过气象站、卫星遥感等技术手段，采集北京地区的气象数据和地形数据。
2. 数据处理：对采集到的数据进行处理，包括数据清洗、数据插补、数据转换等，以便进行后续的分析和预测。
3. 模型建立：根据微气象和微地形因素，建立输电线路覆冰预测模型。
模型可以采用机器学习、神经网络等技术，通过对历史数据的学习和分析，得出覆冰预测结果。
4. 预测结果输出：将预测结果以图表、报告等形式输出，供电力部门参考。
四、技术应用与效果该技术在实际应用中取得了良好的效果。
电力系统新技术题目应用于架空输电线路的覆冰监测技术班级研
电力系统新技术题目：应用于架空输电线路的覆冰监测技术班级：研1117班学号：1108520957姓名：孙喆2012．6应用于架空输电线路的覆冰监测技术摘要：持续雨雪冰冻天气时绝缘子严重覆冰并产生重力过荷载，导致电网发生倒塔断线、冰闪跳闸、导线舞动、设备损坏、电网解列、大面积停电等冰灾事故，针对这一问题分析了防止复杂大电网发生覆冰灾害事故的原因，介绍了研究现状和存在的问题，指出了架空输电线路导线覆冰在线监测的重要性。
针对目前国内外覆冰监测的使用状况和存在的问题，按照实际测量的技术要求，对电力线覆冰监测系统进行了研究。
为解决现有输电线路覆冰在线监测系统需要现场电源，易受电磁干扰，不能分布式测量，使用寿命短等缺点，开发基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating，FBG)传感技术的输电线路覆冰在线监测系统。
关键词：架空输电线路；覆冰在线监测；光纤布喇格光栅1.引言输电线路覆冰和积雪常会引起线路的跳闸、断线、倒塔、导线舞动、绝缘子闪络和通讯中断等事故。
俄罗斯、加拿大、美国、日本等国家和我国都曾因输电线路覆冰引发电网安全事故，带来了巨大的经济损失，冰雪灾害成已为许多国家的电网面临的共同问题。
我国是输电线路覆冰较严重的国家之一，线路冰害事故发生的概率居世界前列，尤其是2008年初发生在我国南方的冰雪灾害给电网带来了巨大的损失。
针对我国的覆冰灾害情况，为了减少输电线路覆冰事故的发生，有效保障电力系统安全运行，在加强探索输电线路覆冰机理、有效的防冰除冰方法的同时，还应加强研究大电网覆冰在线监测、预警和诊断方法的研究。
20 世纪中期以来，国内外对输电线路覆冰进行了长期的观测和研究，在导线覆冰形成和增长机理、绝缘子覆冰闪络特性等方面取得了许多研究成果。
国内外普遍通过建立观冰站来研究输电线路覆冰，投资大、建设周期长、运行成本高，数量有限，不能实现整个电网的实时监测。
覆冰严重的输电线路大多位于人烟稀少的地区，难以人工获取线路实时覆冰数据。
1-2-输电线路覆冰检测技术发展综述_陈立军
统必备的。
2. 1. 4 图像法 图像信息以其信息量大, 形象直 观、灵活等一
系列 优点 [ 11], 成为人们获 取信息的重 要来源及利 用的重要手段之一。近年来出现了基 于图像处理
的线路覆冰检测方法并逐渐成为输电 线路覆冰在
线监测的主要手段。在杆塔等设备上 安装视频装
置, 拍摄导线上 的覆 冰图 像, 通 过图像 处理 技术, 获取覆冰导线的特征尺寸, 然后通过 模型计算, 最 终得到等效覆冰厚度 [ 5]。
对导线的危害最为严重 [ 1]。 输电线路覆冰会造成以下危害: ( 1) 破坏杆塔。 线路 覆 冰过 厚, 会 使杆 塔机
械荷重超载而折断; ( 2)线路跳闸。对于导线垂直排列的线路, 当
下层导线上的 覆冰先 脱落 时, 导 线就 会迅 速上升 或上、下跳跃, 造成相间短路, 使线 路开关跳闸, 供 电中断;
一, 荷重检测 常用 的传 感器 是压 阻应 变片 [ 3] 。电
阻应变片压力 传感器 有金 属和 半导 体两种, 其中
半导体应变片利用的是半导体内部 载流子的迁移
引起的压阻效 应, 而 金属应 变片 利用 的则 是金属
机械变形发生的应变 电性能 改变。压阻应变
片在使用中存在非线性和温度、零 位漂移等因 素,
电力系统输电线路抗冰除冰技术研究进展综述
（ 江 大 学 电气 工 程 学 院 ， 江 杭 州 ３ ０２ ） 浙 浙 ｌ０ ７
摘 要 ： 电线路 覆冰将 对 电力 系统产 生严 重 的危 害 ， 于此 ， 输 基 总结 了清 除线路覆 冰 的热 力融 冰技 术 、 机 械 除冰技 术 和通过 改 变导线 结构 、 材料 的其他 辅 助手段 除冰的 方法 ， 并结 合我 国线路 覆冰 事故 的具体 情 况进行 了可行 性讨 论 分析 ， 总结 了现 有各项 除 冰技 术 的 不足 ， 指 出了今后 发展 的趋 势和研 究方 向。 并
冰成 块脱 落 。
类似 天 气对我 国 电力 系统 造 成 的破坏 ， 必要 对 输 电 有
讨论 较 多 的热力 融 冰 法 有短 路 电流 融 冰 、 频 高 高 压激励 融 冰 、 流 电流融 冰 、 流调 度融 冰等 。 直 潮
１ １ 短 路 电 流 融 冰 ．
线 路除 冰技术 发展 现状 进行 回顾 。为应 付输 电线 路覆
Ｓ ＨＥＮ Ｔｕ ｇ ｎ —ａ ｇ
（ ｏｌ ｅｆ Ｅｅｔｉ ｌ ｇｎｅｉｇ，Ｚ ｅｉｎ ｎｖｒｉ Ｃ ｌ ｇ ， ｌｃｒ ａ ｅ ） ｃ Ｅｎ ｉｅｒ ｎ ｈｊａ ｇ Ｕ ｉ ｓｔ ｅ ｙ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ７，Ｃ ｉａ ） ｎ ｚｏ ２ １ ０ ｈｎ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｉ ｅ ａ ｃ ｃ ｃ ｕｍｕ ａｉｎ ｏ ｒｎｓ ｉｓｏ ｌ ｓｍａ ｅ ｕ ｔｉ ａ ａ ｅ ｏ ｐｏ ｒｓ ｓｅ ． Ｍ ａ ｙ ｓｕｄｅ ｂ ｕｔｄｅ ｉｉ ｇ ｗｅ ｅ ｕｎ－ ｌｔｏ ｎ ｔａ ｍ ｓ ｉｎ ｉ ｙ ｒ ｓ ｌ ｎ ｄ ｍ ｇ ｔ ｗｅ ｙ ｔｍ ｎｅ ｎ ｔ ｉｓ ａ ｏ ・ｃ ｎ ｒ
Ｋｅ ｒ ｓ ｎｉｉｉｇ ｅｉｉｇ ｒｎ ｍｉ ｉｎ ｌ ｅ ；ｉｅａ ｃ ｍｕａｉｎ；ｄｒｃ ｕｒｎ （ ｙｗｏ ｄ ：ａ ｔ ｃｎ ；ｄ — ｎ ；ｔａ ｓ ｓ ｏ ｉ ｓ ｃ ｃ ｕ ｌｔ ・ ｃ ｓ ｎ ｏ ｉｅｔｃ ｒｅ ｔ ＤＣ）；ｐ ｗｅ ｏ ｏ ｒｆ ｗ ｌ
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截止 2009 年, 我国已建 成世界上规 模最庞大 的电网。完善的检测技术是其安全且 稳定运行的 保证, 同时也 是智能 电网 建设 的重 要组 成。输电 线路覆冰现象 在输 变电系 统中 十分普 遍, 覆 冰会 引起导线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线及 绝缘子闪络 等问题, 给生产和生活带来极大的不 便, 同时也造 成了巨 大的 经济 损失 [ 1- 4] 。我国 地 域广 阔, 地形 复杂, 是遭受覆冰灾害最严重的国家之一。
量即为覆冰的质量, 与冰样称重检 测相似, 可以按
式 ( 3)折算 成线 路设 计冰 质厚 度, 这 里 的 G 为导
线覆冰后的单位长度的荷重增量 ( kg /m ) 。
由于可以在 线获 取, 对 提高 送电 线路 覆冰厚
度检测的准确 性, 减 小观冰 人员 的劳 动强 度具有
积极作用。
荷重增量法现在仍是覆冰检测 的主要手段之
因为影响线路 覆冰厚 度的 因素 非常 复杂, 取自模
拟线段的冰样往往与实际运行导线上的有出入。
2. 1. 2. 2 荷重增量法
随着电子技 术的 发展, 自动 在线 获取 厚度成
为可能。上世 纪 80 年 代中 期覆 冰厚 度信 号遥测
仪已经出现并试用于监测线上 [ 6]。 其工作原理是
线路覆冰后, 导线上的荷重产生一 个增量, 这个增
需要精密的电桥测量电路。
鉴于光纤传感 器的 优异 性能, 文献 [ 7] 提出
了采用 分 布 式 光 纤 传 感 器 进 行 覆 冰 检 测; 文 献
[ 8]通过实验研究 了光纤布 喇格光 栅反射 波长与
梁负重的关系, 实验 结果显 示利 用光 纤布 喇格光
栅传感器监控输电线覆冰情况是可行的。
2. 1. 3 导线倾角 弧垂法
di = d1d2
( 1)
b= ( di - d) /2
( 2)
式中: di 导线覆冰后 的等效 直径, mm; d1
覆冰导 线 的 长 径, mm; d 2 覆 冰 导 线 的 短 径,
mm; b 导 线 覆冰 的 等效 厚 度, mm; d 导线
直径, mm。
图 1 冰凌长径 a、短径 c测量示意图
1 30
化工自动化及仪表
第 38 卷
的 [ 1]。线路覆冰检测最基本的是对覆 冰厚度的检 测, 然后和设计值比较。由于所处环 境的复杂性, 实践中, 除了检 测实际 运行 输电线 路的 覆冰 厚度 外, 也常通过模拟导线法进行检测。
不论是对实际运行线路还是观冰 站模拟线路 的检测, 其目的都是要获得实际线路 的覆冰厚度。 按照测量方法可分为直接测量和 间接测量。线路 覆冰冰层的厚 度很 难直接 得到, 一 般都 采用 间接 测量方法, 通过厚度和其它量的关系间接得到。 2. 1 检测方法
输电线路设计时, 依据所处位 置的气候条 件、 历史观察数据及经验等, 选取一定 的冗余度, 制定 覆冰允 许 厚 度, 其 中 覆 冰 是 以 雨 凇 为 基 准 折 算
收稿日期: 2010 09 11( 修改稿 ) 基金项目: 973 国 家重点 基础 研究 发展 规划 基金 项 目 ( 2007CB206904) ; 中 国 华 能 集 团 公 司 科 学 技 术 项 目 ( HNK J08 - H 32)
输电线路覆 冰是 客观存 在的, 无法 从根 本上 消除。但可通过 完善 的检测 技术, 随时 掌握 线路 覆冰的情况, 预测其发展趋势, 给出预 警信号及时 采取除冰措施, 从而 达到 防灾 和减 灾的 目的。近 年来事故逐年 上升 的事实 证明, 现 有检 测系 统还 不能满足安全 需求, 探 讨更 为完善 的检 测系 统对 输电线路的运行及提高整个电力系统 的安全可靠 性具有重要的实际意义和指导作用。
2008 年春 节前 后 我国 南方 出现 严 重的 冰雪 灾害, 导致输电线路大范围覆冰, 严重 影响了电网 的正常运行, 此 次线路 的覆 冰再一 次使 线路 覆冰 的研究成为热 点。覆 冰的研 究包 括机 理、检 测技 术和 (防 ) 除 冰技 术 3 部分 [ 1, 2] , 检 测 技术 的 进步 依赖于机理研 究的 深入, 同 时完善 的检 测技 术也 促进机理研究的发展, 为机理研究和 防冰、除冰技 术的研究以及输电线路的设计提供支持。
一, 荷重检测 常用 的传 感器 是压 阻应 变片 [ 3] 。电
阻应变片压力 传感器 有金 属和 半导 体两种, 其中
半导体应变片利用的是半导体内部 载流子的迁移
引起的压阻效 应, 而 金属应 变片 利用 的则 是金属
机械变形发生的应变 电性能 改变。压阻应变
片在使用中存在非线性和温度、零 位漂移等因 素,
2. 1. 1 量器具检测法 覆冰的截面 形状 不规则, 为满 足工 程应 用要
求, 常将各种覆 冰形状 按截 面简化 为圆 柱形 和翼 形覆冰 [ 1, 6] 。在覆冰导 线上, 用千 分尺、米尺 等量 器具测 量 冰层 的 特征 尺 寸。近 似 圆柱 形 比 较简 单, 对于翼 形覆 冰 可测 量其 长 径 ( 也 称冰 层 的直 径 )和短径 (也称冰层 的厚度 ), 如图 1所 示, 然后 按照下面的公式, 来计 算覆冰 的等效直 径 [ 5] 和覆 冰的厚度:
(3)
折 算后 的 设 计冰 质 密 度 为 0. 9g / cm3
厚度, mm; G 单 位长 度 导 线 的 覆 冰 质 量, kg /
m; d 导线的直径, mm。
与量器具 检测 法相比, 冰样 称重 检测 法考虑
了覆冰 的密 度, 得到 的 厚度 为 测 量线 段 的 均 值。
在上世纪 80 年代 较常 应用 在模 拟线 段上 [ 6] 。但
( 5)
B = arc tan( lw /2H cos + h /l)
将式 ( 4 )、( 5) 中的 w /H 带入式 ( 3 ), 可得:
f=
l 4
tan A +
h
h l
( 7)
上述函数关系表明线路的弧垂与 悬挂点倾角
的关系, 是倾角 弧垂检测法的 依据。在 悬垂线夹 附近的导线上 安装 倾角传 感器, 监 测导 线倾 角的
对导线的危害最为严重 [ 1]。 输电线路覆冰会造成以下危害: ( 1) 破坏杆塔。 线路 覆 冰过 厚, 会 使杆 塔机
械荷重超载而折断; ( 2)线路跳闸。对于导线垂直排列的线路, 当
下层导线上的 覆冰先 脱落 时, 导 线就 会迅 速上升 或上、下跳跃, 造成相间短路, 使线 路开关跳闸, 供 电中断;
弧垂为 [ 10] :
f = l2w /8H cos
(4)
第 2期
陈立军等. 输电线路覆冰检测技术发展综述
131
式中: H 导线 最低 点 的水 平张 力, N; w 导 线单位长度的自重力 (荷载 ), N。
图 2 悬挂点不等高的架空线
悬挂点 A、B 处导线的倾角分别为:
A = a rctan( lw /2H cos - h / l)
这种方法可在实际和模拟线 路上进行。在上 世纪 70 年代前一直采用, 且主要是在 观冰站架设 的冰凌监视模拟线上进行的。此方法 须手动人工 操作, 存在很大的局限性: 不规则的冰 层表面和导 线上各点各异 的冰 层截面, 通常特 征尺 寸是 在导 线的某一部位 (如 中部 )测 得, 难以正 确反 映导线 实际覆冰厚度; 计算出覆冰厚度时, 没 有考虑冰的 密度, 可能会出现虚假的厚度值。 2. 1. 2 称重法
笔者简 要阐 述 了 输电 线 路 覆 冰的 种 类 及危 害, 介绍了覆冰检测方法以及实现方 式, 提出了功 能较为完善的检测系统及涉及的关键技术。
1 输电线路覆冰的类型及危害 导线覆冰 是随 机的 自然 现象。冰 的性 质、形
状和冰量均取 决于 气象条 件、当地 的地 形特 点及 导线 所处 的 位 置 等。导 线 上 的 冰 一 般可 分 为 4 类: 雨淞、混合淞、雾淞和积雪, 其中雨 淞和混合淞
称重法有两种形式: 一是冰样称 重检测; 二是 荷重检测法。 2. 1. 2. 1 冰样称重检测
先称取一段 导线 上的覆 冰质 量, 折 算出 单位
长度导线上 的覆 冰质 量 G, 再 用设 计时 所用 计算 公式算出导线的平均等价覆冰厚度 [ 9]:
式中: b
b= 0. 5( 1414. 7G + d2 - d)
第 2期
陈立军等. 输电线路覆冰检测技术发展综述
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输电线路覆冰检测技术发展综述
陈立军, 吴 谦, 石 美, 王 莹
( 东北电力大学 自动化工程学院, 吉林 吉林 132012)
摘要: 简要介绍了导线 覆冰的种类以及造成的危害, 综述了覆冰 检测方法 及所用的传 感器, 给出了功 能较 为完善的检测系统, 并指出了 关键技术及尚需解决的问题。
统必备的。
2. 1. 4 图像法 图像信息以其信息量大, 形象直 观、灵活等一
系列 优点 [ 11], 成为人们获 取信息的重 要来源及利 用的重要手段之一。近年来出现了基 于图像处理
的线路覆冰检测方法并逐渐成为输电 线路覆冰在
线监测的主要手段。在杆塔等设备上 安装视频装
置, 拍摄导线上 的覆 冰图 像, 通 过图像 处理 技术, 获取覆冰导线的特征尺寸, 然后通过 模型计算, 最 终得到等效覆冰厚度 [ 5]。
综上所述, 线路覆冰会造成机 械和电气故 障。 而破坏 力最 大 的是 由 于覆 冰 的厚 度 超过 了 设计 值, 导致线路的机械故障, 进而导致 电气故障的发 生。覆冰线路载 荷加 大, 载 荷又 可分 为静 态载荷 和动态载荷, 而动态载荷又是危害 的主要原因, 其 与导线的物理 参数、覆冰的 类型 和密 度以 及风速 和风向等有关。 2 输电线路覆冰的检测技术