本發(fā)明涉及一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種考慮垂直風(fēng)載荷的輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，大量輸電導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測裝置應(yīng)用而生，其原理主要在直線塔上安裝拉力傳感器，用以代替懸垂絕緣子串上方的球頭掛環(huán)，當(dāng)導(dǎo)線覆冰后拉力傳感器荷載發(fā)生變化，從而推算出導(dǎo)線的覆冰厚度。推算公式如下：

；

以上等式中各參數(shù)的含義為：D_i為等值覆冰厚度，T當(dāng)前拉力值，θ當(dāng)前懸垂絕緣子串與豎直方向之間的夾角，s為垂直檔距內(nèi)線路長度，ρ_d為導(dǎo)線線密度，g為重力加速度，ρ_b為覆冰密度，R_c為導(dǎo)線直徑。該等式是現(xiàn)有輸電導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測的受力計(jì)算公式，該等式只在垂直方向力學(xué)分析中，考慮了導(dǎo)線拉力及導(dǎo)線自重問題。根據(jù)輸電線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，容易覆冰的輸電線路往往處于山區(qū)，這些地區(qū)受微地形影響，輸電導(dǎo)線通常會受到風(fēng)載荷的垂直風(fēng)量的影響，而現(xiàn)有的覆冰厚度的計(jì)算方法卻忽略了該分量的影響，導(dǎo)致了覆冰厚度監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的覆冰厚度監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，包括工業(yè)控制機(jī)、輸電鐵塔、懸垂絕緣子串和輸電導(dǎo)線，在輸電鐵塔的橫擔(dān)上設(shè)置有拉力傳感器，在拉力傳感器的下端連接有懸垂絕緣子串，在懸垂絕緣子串的下端連接有輸電導(dǎo)線，在拉力傳感器與懸垂絕緣子串的連接處設(shè)置有雙軸傾角傳感器，在橫擔(dān)的線路外導(dǎo)線側(cè)安裝端設(shè)置有風(fēng)速傳感器，在橫擔(dān)的頂端設(shè)置有微氣象傳感器，拉力傳感器、雙軸傾角傳感器、風(fēng)速傳感器和微氣象傳感器分別與工業(yè)控制機(jī)電連接在一起。

在工業(yè)控制機(jī)上連接有報(bào)警器。

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步、在拉力傳感器與懸垂絕緣子串的連接處設(shè)置雙軸傾角傳感器，在橫擔(dān)的線路外導(dǎo)線側(cè)安裝端設(shè)置風(fēng)速傳感器，在橫擔(dān)的頂端設(shè)置微氣象傳感器，拉力傳感器、雙軸傾角傳感器、風(fēng)速傳感器和微氣象傳感器分別與工業(yè)控制機(jī)電連接在一起；

第二步、獲取以下參數(shù)：輸電導(dǎo)線覆冰前的導(dǎo)線直徑R_c、風(fēng)速傳感器監(jiān)測到的垂直風(fēng)速v和風(fēng)載荷體型系數(shù)c（c=1.2），代入以下公式計(jì)算垂直風(fēng)載荷分量Fen：

；

第三步、獲取以下參數(shù)：輸電導(dǎo)線覆冰前的導(dǎo)線直徑R_c、輸電線路垂直檔距內(nèi)導(dǎo)線長度S、覆冰密度ρ_b（ρ_b=0.9g/cm³）、輸電導(dǎo)線的導(dǎo)線線密度ρ_d、重力加速度g (g=9.8g/cm³)，雙軸傾角傳感器測量得到的懸垂絕緣子串與上下豎直方向的夾角θ，并與第二步計(jì)算得到的垂直風(fēng)載荷分量Fen，代入以下公式計(jì)算得到輸電導(dǎo)線的覆冰厚度D_i，

。

當(dāng)微氣象傳感器測得：輸電鐵塔的環(huán)境溫度為零下4度到零上2度，環(huán)境濕度等于或大于85%，水平風(fēng)速為每秒2-10米，并持續(xù)1小時以上時，工業(yè)控制機(jī)將通過報(bào)警器發(fā)出預(yù)警信號。

本發(fā)明專利充分考慮了風(fēng)載荷垂直分量對導(dǎo)線覆冰厚度監(jiān)控的影響，同時，利用微氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)對導(dǎo)線覆冰趨勢進(jìn)行分析，有效提高了覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)，包括工業(yè)控制機(jī)9、輸電鐵塔1、懸垂絕緣子串5和輸電導(dǎo)線6，在輸電鐵塔1的橫擔(dān)2上設(shè)置有拉力傳感器3，在拉力傳感器3的下端連接有懸垂絕緣子串5，在懸垂絕緣子串5的下端連接有輸電導(dǎo)線6，在拉力傳感器3與懸垂絕緣子串5的連接處設(shè)置有雙軸傾角傳感器4，雙軸傾角傳感器4主要測量懸垂絕緣子串與豎直方向的夾角θ。在橫擔(dān)2的線路外導(dǎo)線側(cè)安裝端設(shè)置有風(fēng)速傳感器7，風(fēng)速傳感器7應(yīng)能測得垂直于地面的風(fēng)速大小，在橫擔(dān)2的頂端設(shè)置有微氣象傳感器8，微氣象傳感器8測得平行于地面的風(fēng)速、風(fēng)向、濕度和溫度，拉力傳感器3、雙軸傾角傳感器4、風(fēng)速傳感器7和微氣象傳感器8分別與工業(yè)控制機(jī)9電連接在一起。

在工業(yè)控制機(jī)9上連接有報(bào)警器。

一種輸電線路覆冰厚度監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步、在拉力傳感器3與懸垂絕緣子串5的連接處設(shè)置雙軸傾角傳感器4，在橫擔(dān)2的線路外導(dǎo)線側(cè)安裝端設(shè)置風(fēng)速傳感器7，在橫擔(dān)2的頂端設(shè)置微氣象傳感器8，拉力傳感器3、雙軸傾角傳感器4、風(fēng)速傳感器7和微氣象傳感器8分別與工業(yè)控制機(jī)9電連接在一起；

第二步、獲取以下參數(shù)：輸電導(dǎo)線6覆冰前的導(dǎo)線直徑R_c、風(fēng)速傳感器7監(jiān)測到的垂直風(fēng)速v和風(fēng)載荷體型系數(shù)c（c=1.2），代入以下公式計(jì)算垂直風(fēng)載荷分量Fen：

；

第三步、獲取以下參數(shù)：輸電導(dǎo)線6覆冰前的導(dǎo)線直徑R_c、輸電線路垂直檔距內(nèi)導(dǎo)線長度S、覆冰密度ρ_b（ρ_b=0.9g/cm³）、輸電導(dǎo)線6的導(dǎo)線線密度ρ_d、重力加速度g(g=9.8g/cm³)，雙軸傾角傳感器4測量得到的懸垂絕緣子串5與上下豎直方向的夾角θ，并與第二步計(jì)算得到的垂直風(fēng)載荷分量Fen，代入以下公式計(jì)算得到輸電導(dǎo)線6的覆冰厚度D_i：

。

當(dāng)微氣象傳感器8測得：輸電鐵塔1的環(huán)境溫度為零下4度到零上2度，環(huán)境濕度等于或大于85%，水平風(fēng)速為每秒2-10米，并持續(xù)1小時以上時，工業(yè)控制機(jī)9將通過報(bào)警器發(fā)出預(yù)警信號。

本發(fā)明在直線塔上增加了風(fēng)速傳感器，能準(zhǔn)確測量出輸電線路上的風(fēng)載荷垂直分量，重新修正現(xiàn)有覆冰厚度在線監(jiān)測系統(tǒng)公式。同時，增加微氣象監(jiān)測裝置對覆冰厚度發(fā)展趨勢進(jìn)行及時分析預(yù)警。