本發(fā)明涉及輸電線路在線監(jiān)測(cè)，具體涉及一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著惡劣天氣的頻發(fā)和電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，災(zāi)害性氣象事件已成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最主要因素之一，而冰害更是其中影響范圍最廣、危害性最大的一類。在低溫、凍雨、濕雪等天氣作用下輸電線路表面覆冰快速增長(zhǎng)，一但覆冰過(guò)厚發(fā)生脫冰跳躍或受到風(fēng)力的影響，極易導(dǎo)致絕緣子串冰閃、導(dǎo)線舞動(dòng)、金具斷裂、過(guò)負(fù)荷斷線或倒塔等電網(wǎng)災(zāi)害。目前電網(wǎng)上常用的一些覆冰在線監(jiān)測(cè)技術(shù)如視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)、分布式光纖檢測(cè)技術(shù)、基于稱重法或水平張力-傾角法的覆冰載荷力學(xué)計(jì)算、基于傾角-弧垂法的計(jì)算等等，均存在精度不足、穩(wěn)定性不夠等問(wèn)題。

2、對(duì)此，本發(fā)明提供一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過(guò)北斗衛(wèi)星的定位精準(zhǔn)性與通訊穩(wěn)定性，創(chuàng)建利用弧垂及氣象參數(shù)反演架空線路冰厚的物理仿真及計(jì)算模型，可有效解決輸電線路在線監(jiān)冰、觀冰難題，降低輸電線路維護(hù)成本，指導(dǎo)電網(wǎng)安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的覆冰在線監(jiān)測(cè)技術(shù)存在精度不足、穩(wěn)定性不夠的問(wèn)題，具體技術(shù)方案如下：

2、一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，包括：

3、步驟s1、獲取架空線路在覆冰氣象條件下的弧垂實(shí)際值；

4、步驟s2、假定架空線路的覆冰厚度值為，取等于初始值；

5、步驟s3、根據(jù)覆冰厚度值計(jì)算覆冰氣象條件下架空線路的應(yīng)力和荷載工況比載，根據(jù)應(yīng)力和荷載工況比載計(jì)算架空線路的覆冰氣象弧垂計(jì)算值；

6、步驟s4、根據(jù)弧垂實(shí)際值和覆冰氣象弧垂計(jì)算值判斷是否滿足迭代結(jié)束條件，若是滿足則輸出當(dāng)前的覆冰厚度值，若不滿足則取后重復(fù)步驟s3；其中，為覆冰計(jì)算增量；

7、步驟s5、根據(jù)輸出的覆冰厚度值判斷是否需要進(jìn)行預(yù)警；

8、在步驟s1中：通過(guò)北斗定位獲取架空線路弧垂最低點(diǎn)的空間位置數(shù)據(jù)，所述空間位置數(shù)據(jù)通過(guò)北斗數(shù)據(jù)坐標(biāo)系與點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系轉(zhuǎn)換后，結(jié)合非覆冰氣象條件下的實(shí)際弧垂計(jì)算獲得覆冰氣象條件下的弧垂實(shí)際值。

9、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述覆冰氣象弧垂計(jì)算值的計(jì)算方式為：

10、?????????????????????????????（1），

11、其中，為架空線路的檔距，為架空線路的高差角。

12、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，覆冰氣象條件下架空線路的荷載工況比載的計(jì)算方式為：

13、 =???????（2），

14、架空線路在覆冰厚度值為和風(fēng)速為時(shí)冰重比載為：

15、??????????（3），

16、架空線路在覆冰厚度值為和風(fēng)速為時(shí)風(fēng)壓比載為：

17、???????????（4），

18、架空線路在覆冰厚度值為和風(fēng)速為時(shí)垂直總比載為：

19、 ??????????????（5），

20、其中，為標(biāo)準(zhǔn)冰密度，為風(fēng)速，為重力加速度， a為架空線路的截面積， π為圓周率，為架空線路的直徑， b為覆冰厚度，為風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，為風(fēng)壓檔距系數(shù)，為風(fēng)載體形系數(shù)，為基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值；為架空線路的自重比載。

21、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，根據(jù)架空線路的覆冰狀態(tài)物理模型計(jì)算覆冰氣象條件下架空線路的應(yīng)力，所述覆冰狀態(tài)物理模型為：

22、????（6），

23、其中， e為彈性模量，為架空線路的檔距，為架空線路的高差角，為架空線路在非覆冰氣象條件下的應(yīng)力，為架空線路的線膨脹系數(shù)，為獲取應(yīng)力時(shí)的氣溫，為覆冰氣象條件下的氣溫，為架空線路在獲取應(yīng)力時(shí)的荷載工況比載，為覆冰氣象條件下架空線路的荷載工況比載。

24、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，根據(jù)架空線路在非覆冰氣象條件下的初始應(yīng)力狀態(tài)模型計(jì)算架空線路在非覆冰氣象條件下的應(yīng)力，所述初始應(yīng)力狀態(tài)模型為：

25、??????????????????????（7），

26、其中，為架空線路在非覆冰氣象條件下的實(shí)際弧垂；基于架空線路的點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立架空線路在非覆冰氣象條件下的三維模型，得到架空線路在非覆冰氣象條件下的實(shí)際弧垂。

27、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，建立北斗數(shù)據(jù)坐標(biāo)系與點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系，具體是：

28、在架空線路弧垂最低點(diǎn)處獲取實(shí)際弧垂所對(duì)應(yīng)的空間位置數(shù)據(jù)，將該空間位置數(shù)據(jù)通過(guò)經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換變換成高斯坐標(biāo)，再將變換后的高斯坐標(biāo)映射至點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)系中，以實(shí)現(xiàn)映射關(guān)系的建立。

29、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，在步驟s4中，弧垂實(shí)際值和覆冰氣象弧垂計(jì)算值若滿足公式（8），則輸出當(dāng)前的覆冰厚度值，若不滿足則取后重復(fù)步驟s3；

30、??????????????????????（8），

31、其中， n為判斷閾值。

32、本發(fā)明還提供了一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)裝置，所述監(jiān)測(cè)裝置包括電源模塊、監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊、固定模塊和數(shù)據(jù)計(jì)算模塊；所述電源模塊、監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊和固定模塊形成安裝于架空線路的弧垂最低點(diǎn)處的現(xiàn)場(chǎng)安裝裝置，所述電源模塊用于對(duì)監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊和固定模塊進(jìn)行供電，所述監(jiān)測(cè)模塊用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)和空間位置數(shù)據(jù)，所述通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝裝置與數(shù)據(jù)計(jì)算模塊之間進(jìn)行通訊，所述固定模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝裝置安裝于架空線路上，所述控制模塊用于控制電源模塊、監(jiān)測(cè)模塊和固定模塊的工作狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)計(jì)算模塊執(zhí)行所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)架空線路的覆冰狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

33、本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法。

34、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：

35、本發(fā)明提供的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，基于北斗衛(wèi)星的定位精準(zhǔn)性與通訊穩(wěn)定性，利用弧垂、氣象參數(shù)及仿真計(jì)算模型反演架空線路的覆冰厚度，有效實(shí)現(xiàn)極寒/大霧天氣下架空輸電線路覆冰厚度的精確測(cè)量及線上監(jiān)測(cè)，為輸電線路融除冰、線路覆冰研判預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具有重大工程意義。

36、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述覆冰氣象弧垂計(jì)算值的計(jì)算方式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，覆冰氣象條件下架空線路的荷載工況比載的計(jì)算方式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)架空線路的覆冰狀態(tài)物理模型計(jì)算覆冰氣象條件下架空線路的應(yīng)力，所述覆冰狀態(tài)物理模型為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)架空線路在非覆冰氣象條件下的初始應(yīng)力狀態(tài)模型計(jì)算架空線路在非覆冰氣象條件下的應(yīng)力，所述初始應(yīng)力狀態(tài)模型為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，建立北斗數(shù)據(jù)坐標(biāo)系與點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系，具體是：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在步驟s4中，弧垂實(shí)際值和覆冰氣象弧垂計(jì)算值若滿足公式（8），則輸出當(dāng)前的覆冰厚度值，若不滿足則取后重復(fù)步驟s3；

8.一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)裝置包括電源模塊、監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊、固定模塊和數(shù)據(jù)計(jì)算模塊；所述電源模塊、監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊和固定模塊形成安裝于架空線路的弧垂最低點(diǎn)處的現(xiàn)場(chǎng)安裝裝置，所述電源模塊用于對(duì)監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊和固定模塊進(jìn)行供電，所述監(jiān)測(cè)模塊用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)和空間位置數(shù)據(jù)，所述通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝裝置與數(shù)據(jù)計(jì)算模塊之間進(jìn)行通訊，所述固定模塊用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝裝置安裝于架空線路上，所述控制模塊用于控制電源模塊、監(jiān)測(cè)模塊和固定模塊的工作狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)計(jì)算模塊執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)架空線路的覆冰狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

9.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種架空線路覆冰監(jiān)測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，方法包括：S1獲取架空線路在覆冰氣象條件下的弧垂實(shí)際值；S2假定架空線路的覆冰厚度值為；S3根據(jù)覆冰厚度值計(jì)算覆冰氣象條件下架空線路的應(yīng)力和荷載工況比載，并計(jì)算架空線路的覆冰氣象弧垂計(jì)算值；S4根據(jù)弧垂實(shí)際值和覆冰氣象弧垂計(jì)算值判斷是否滿足迭代結(jié)束條件，滿足則輸出當(dāng)前的覆冰厚度值，不滿足則取后重復(fù)步驟S3，為覆冰計(jì)算增量；S5根據(jù)輸出的覆冰厚度值判斷是否需要進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明能有效實(shí)現(xiàn)極寒/大霧天氣下架空輸電線路覆冰厚度的精確測(cè)量及線上監(jiān)測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：廖振宇,劉味果,曹先慧,鄒謹(jǐn)成,謝億,袁一鈞,黃福勇,袁培
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19