專利名稱：一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
架空輸電線的覆冰災(zāi)害是普遍困擾各國電網(wǎng)輸電線路安全運行嚴(yán)重問題。覆冰線路在有風(fēng)載情況下易造成舞動和相間閃絡(luò)，脫冰引起的線路跳躍易損壞導(dǎo)線，嚴(yán)重時可造成線路跳閘停運、以及短線倒塔等事故。近年來，我國電網(wǎng)輸電線路的電壓等級逐步提高，大跨度架空輸電線路不斷增多， 在惡劣環(huán)境下，電網(wǎng)遭受的大范圍冰情災(zāi)害越來越嚴(yán)重。2005年12月，我國華中地區(qū)的持續(xù)大范圍雨凇天氣造成500kV線路大范圍冰閃跳閘和斷線倒塔事故；2008年初，我國南方持續(xù)的雨雪、凍雨天氣致使14個省級電網(wǎng)遭受嚴(yán)重災(zāi)害，致使119條500kV和343條220kV 線路受災(zāi)停運；2011年I月我國南方地區(qū)的凍雨災(zāi)害致使湖南電網(wǎng)118條線路覆冰，貴州電網(wǎng)1528條IOkV及以上線路覆冰，855條IOkV及以上線路跳閘，40個35kV及以上變電站因災(zāi)停運。因此隨著國家電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)IOOOkV和±800kV特高壓電網(wǎng)，為保證架空輸電線路的安全、穩(wěn)定運行，需要一種更加完善的監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)前輸電線路覆冰狀態(tài)的監(jiān)測方法主要有一是導(dǎo)線覆冰后各參數(shù)傾角的測量， 根據(jù)力學(xué)計算得到覆冰情況；二是基于圖像處理的視頻監(jiān)測。在覆冰情況下，線路所處的氣象環(huán)境一般都較為惡劣，往往伴隨風(fēng)載造成的舞動，因此力學(xué)計算和圖像處理的方法均容易造成很大誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法，該方法采用超聲測量覆冰厚度，可以精確得到導(dǎo)線表面覆冰的厚度，并由視頻監(jiān)控提供全局覆冰情況監(jiān)測，可自動激活，并采集現(xiàn)場信息經(jīng)過處理后發(fā)回電網(wǎng)控制中心，為輸電線除冰提供準(zhǔn)確的依據(jù)。該方法包括以下步驟步驟一通過超聲波探頭向輸電線發(fā)射高頻脈沖信號，并接收反射波，測量沒有覆冰情況下超聲波探頭和輸電線表面的距離Cltl ；步驟二 當(dāng)氣象參數(shù)達(dá)到預(yù)警值時，對輸電線路拍攝圖片，并進(jìn)行圖像處理；步驟三當(dāng)圖像處理結(jié)果顯示沒有覆冰存在，圖像處理數(shù)據(jù)發(fā)送回電網(wǎng)控制中心， 然后停止監(jiān)測；步驟四當(dāng)圖像處理結(jié)果顯示輸電線上有覆冰存在，則通過超聲波探頭發(fā)射高頻脈沖信號，同時定時器開始計時，脈沖到達(dá)覆冰導(dǎo)線表面形成反射，反射波返回至接收器計時停止，通過精確測量超聲波在覆冰中傳播的時間測得超聲波探頭到覆冰間的距離Cl1 ；步驟五有覆冰情況下,計算得到覆冰的厚度D = (I0-Cl1 ；
步驟六測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送回電網(wǎng)控制中心；步驟七電網(wǎng)控制中心可發(fā)送查詢指令通過第一電網(wǎng)控制中心查詢模塊或第二電網(wǎng)控制中心查詢模塊重新查詢氣象參數(shù)、線路的覆冰情況、以及覆冰厚度；步驟八監(jiān)測結(jié)束，等待下一次監(jiān)測命令。所述步驟三種的定時器的晶振頻率為12MHz，以確保精度達(dá)到I μ S，保證超聲的測量誤差小于1mm。本發(fā)明的有益效果為超聲波方向性好、適合于定向發(fā)射、不需要與輸電線直接接觸，測量輸電線覆冰的厚度能夠精確到Imm以內(nèi)，通過多點測量可以準(zhǔn)確的得到不同檔距內(nèi)的覆冰厚度，是作為測量覆冰厚度的理想方法，能為電網(wǎng)輸電線除冰提供有效的依據(jù)。超聲波測量覆冰厚度不受氣象環(huán)境的影響，可以在低溫環(huán)境中作業(yè)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以為覆冰情況提供宏觀監(jiān)測。


圖I為本發(fā)明的工作流程圖。圖2為本發(fā)明所述方法工作時的位置關(guān)系示意圖；圖3為本實施例中采用的裝置的模塊連接示意圖；圖中標(biāo)號I-覆冰；2_高頻脈沖信號；3_超聲波探頭；4_反射波；5_輸電線。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明可以基于所述裝置實現(xiàn)，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。該裝置由氣象監(jiān)測及查詢模塊、覆冰厚度測量模塊、導(dǎo)通開關(guān)、信號發(fā)送模塊、電源、喚醒控制模塊、第一電網(wǎng)控制中心查詢模塊組成。氣象監(jiān)測及查詢模塊包括傳感器陣列、氣象參數(shù)采集模塊、預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊、第二電網(wǎng)控制中心查詢模塊，氣象參數(shù)采集模塊分別與預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊及傳感器陣列連接，電網(wǎng)控制中心查詢模塊分別與氣象參數(shù)采集模塊及預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊連接， 第二電源與預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊連接，第三電源與傳感器陣列連接；覆冰厚度測量模塊包括視頻處理模塊、超聲測厚模塊、減法運算模塊以及差分曼徹斯特編碼模塊，視頻處理模塊和減法運算模塊分別與超聲測厚模塊、差分曼徹斯特編碼模塊連接；所述差分曼徹斯特編碼模塊與信號發(fā)送模塊連接；所述預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊、視頻處理模塊以及喚醒控制模塊分別與導(dǎo)通開關(guān)連接；第一電網(wǎng)控制中心查詢模塊與喚醒控制模塊連接；第一電源分別與導(dǎo)通開關(guān)、喚醒控制模塊連接。所述傳感器陣列由溫度傳感器、濕度傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速傳感器組成；且均為無線傳感器，用于監(jiān)測氣象條件，能夠向氣象采集模塊實時的發(fā)送氣象參數(shù)信息。第一電源、第二電源和第三電源均為太陽能電池。超聲測厚模塊采用超聲波探頭。該裝置采用本發(fā)明所述方法進(jìn)行監(jiān)測的工作流程以及工作狀態(tài)如圖I和圖2所示，具體為
步驟一超聲測厚模塊控制超聲波探頭3向輸電線5發(fā)射高頻脈沖信號2，并接收反射波4，測量沒有覆冰情況下超聲波探頭3和輸電線5表面的距離Cltl ；步驟二 當(dāng)氣象參數(shù)達(dá)到預(yù)警值，預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊激活覆冰厚度測量模塊，啟動視頻處理模塊；步驟三圖像處理結(jié)果沒有覆冰存在，圖像處理數(shù)據(jù)通過信號發(fā)送模塊發(fā)送回電網(wǎng)控制中心；t時間后，喚醒控制模塊斷開導(dǎo)通開關(guān)，電路休眠；步驟四圖像處理結(jié)果顯示輸電線5上有覆冰I存在，電路繼續(xù)激活超聲測厚模塊，超聲波探頭3發(fā)射高頻脈沖信號2的同時開始計時，脈沖到達(dá)覆冰導(dǎo)線表面形成反射， 反射波4返回至接收器計時停止，通過精確測量超聲波在覆冰中傳播的時間T測得超聲波探頭3到覆冰I間的距離Cl1，定時器的晶振頻率為12MHz，以確保精度達(dá)到I μ s，保證超聲的測量誤差小于Imm ;在外界環(huán)境中，超聲波波速與溫度的近似關(guān)系為C = C0+0. 607XT, C0 為零度時超聲波在空氣中傳播的速度332m/s，T為環(huán)境溫度(V ) ；t時間后，喚醒控制模塊斷開導(dǎo)通開關(guān)，電路休眠；步驟五有覆冰情況下超聲測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過減法運算模塊的計算得到覆冰I的厚度 D = Cl0-Cl1 ；步驟六測量得到的數(shù)據(jù)由差分曼徹斯特編碼模塊進(jìn)行編碼，建立數(shù)據(jù)包后，由信號發(fā)送模塊發(fā)送回電網(wǎng)控制中心；步驟七電網(wǎng)控制中心可發(fā)送查詢指令通過第一電網(wǎng)控制中心查詢模塊或第二電網(wǎng)控制中心查詢模塊重新查詢氣象參數(shù)、線路的覆冰情況、以及覆冰厚度；步驟八t時間后，覆冰厚度測量模塊休眠。
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一通過超聲波探頭向輸電線發(fā)射高頻脈沖信號，并接收反射波，測量沒有覆冰情況下超聲波探頭和輸電線表面的距離Cltl ；步驟二 當(dāng)氣象參數(shù)達(dá)到預(yù)警值時，對輸電線路拍攝圖片，并進(jìn)行圖像處理；步驟三當(dāng)圖像處理結(jié)果顯示沒有覆冰存在，圖像處理數(shù)據(jù)發(fā)送回電網(wǎng)控制中心，然后停止監(jiān)測；步驟四當(dāng)圖像處理結(jié)果顯示輸電線上有覆冰存在，則通過超聲波探頭發(fā)射高頻脈沖信號，同時定時器開始計時，脈沖到達(dá)覆冰導(dǎo)線表面形成反射，反射波返回至接收器計時停止，通過精確測量超聲波在覆冰中傳播的時間測得超聲波探頭到覆冰間的距離Cl1 ；步驟五有覆冰情況下，計算得到覆冰的厚度D = (I0-Cl1 ；步驟六測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送回電網(wǎng)控制中心；步驟七電網(wǎng)控制中心可發(fā)送查詢指令通過第一電網(wǎng)控制中心查詢模塊或第二電網(wǎng)控制中心查詢模塊重新查詢氣象參數(shù)、線路的覆冰情況、以及覆冰厚度；步驟八監(jiān)測結(jié)束，等待下一次監(jiān)測命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法，其特征在于， 所述步驟三種的定時器的晶振頻率為12MHz，以確保精度達(dá)到I μ s，保證超聲的測量誤差小于Imm0
全文摘要
本發(fā)明涉及電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種電網(wǎng)輸電線路覆冰狀態(tài)的智能監(jiān)測方法。本方法通過超聲波探頭向輸電線發(fā)射高頻脈沖信號，并接收反射波，測量沒有覆冰情況下超聲波探頭和輸電線表面的距離d0；對輸電線路拍攝圖片進(jìn)行圖像處理，判斷是否有覆冰存在；當(dāng)有覆冰存在時，測量超聲波探頭到覆冰間的距離d1，并計算得到覆冰的厚度D＝d0-d1，然后將測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送回電網(wǎng)控制中心。本方法不受氣象環(huán)境的影響，可以在低溫環(huán)境中作業(yè)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以為覆冰情況提供宏觀監(jiān)測。
文檔編號G01D21/02GK102589618SQ201210041269
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者何青, 呂錫鋒, 杜冬梅 申請人:華北電力大學(xué)