本發(fā)明涉及電力系統的安全保障領域，具體涉及一種高壓輸電線路中的除冰設備及相應除冰方法。

背景技術：

隨著我國經濟的持續(xù)發(fā)展，電網的覆蓋區(qū)域日益廣泛,其負荷隨著輸電電壓等級的不斷增加而日漸繁重,這就導致管理輸電線路的難度不斷增大。由于電力電能采用遠距離大容量的傳輸方式,輸電線路通常由高壓架空裸紹導線來完成。這些裸露導線因長期暴露在外，在冬季寒冷的環(huán)境下,會使導線表面形成覆冰,增加了輸電線路的機械負荷。當覆冰嚴重時,輸電線路的負荷一旦超出了其自身的耐張強度,就會引起導線舞動、斷線、倒塔、覆冰閃絡等電網災害。這對電網的安全運行造成了極大地危害,給國家和人民造成了巨大的經濟損失。

世界各國對輸電線路的除冰技術都已進行了廣泛深入的研究,且有些技術在實際應用中已經成熟。

目前的除冰技術主要分為熱力除冰和機械除冰兩種，熱力除冰往往需要耗費大量的電能，并且如果采用熱力除冰，則往往會在輸電線路表面形成殘留的水層，水層很容易再次結冰，而再次結冰之后形成的冰層更難去除。

機械除冰雖然不會在線路表面形成殘留水層，但是往往會對輸電線路帶來意外損傷，而且除冰往往會有殘留。

技術實現要素：

因此，針對現有除冰方式的缺陷，本發(fā)明希望提供一種能夠快速、有效、耗電量少的輸電線路表面除冰設備和方法。

具體而言，本發(fā)明提供一種高壓輸電線路中的除冰設備，其特征在于，所述輸電線路除冰設備包括：除冰車、電源、頻率轉換器、換能振蕩器，所述除冰車包括外殼、第一卡線輪組、第二卡線輪組，所述第一卡線輪組和所述第二卡線輪組分別具有一個車輪鎖緊裝置和兩個卡線輪，車輪鎖緊裝置具有彈性，通過所述車輪鎖緊裝置可以將輸電線路卡在兩個卡線輪之間，所述電源和所述頻率轉換器設置于所述外殼內，所述電源為所述頻率轉換器供電，所述頻率轉換器用于將電源的輸入轉換成預定頻率，輸出給所述換能振蕩器，所述換能振蕩器基于所述頻率轉換器的輸入將電能轉換成相應頻率的超聲波，所述換能振蕩器伸出所述除冰車之外，抵靠目標輸電線路。

優(yōu)選地，所述除冰設備還包括驅動電機，所述驅動電機分別與所述第一卡線輪組和所述第二卡線輪組傳動連接，用以驅動所述第一卡線輪組和所述第二卡線輪組中的至少一個卡線輪轉動。

優(yōu)選地，所述除冰設備還包括擋板，所述擋板設置于所述除冰車的前方。

優(yōu)選地，所述除冰設備還包括加熱板，所述加熱板位于所述擋板后方，所述加熱板與所述電源相連，所述換能振蕩器位于所述加熱板后方預定距離處。

優(yōu)選地，所述換能振蕩器向下朝向所述目標輸電線路，其表面與所述目標輸電線路平行。

優(yōu)選地，每個所述車輪鎖緊裝置包括第一彈性件和第二彈性件，所述第一彈性件設置于卡線輪組的一側，所述第二彈性件設置于卡線輪組的另一側，所述第一彈性件和所述第二彈性件中的至少一個能夠從所述卡線輪組上卸下。

另一方面，本發(fā)明提供一種利用所述的除冰設備進行除冰的方法，其特征在于，所述方法包括，將所述除冰車設置于輸電線路上，將所述輸電線路分別卡在所述第一卡線輪組和第二卡線輪組的兩個卡線輪之間，啟動所述頻率轉換器和換能振蕩器在所述除冰車向前行進的同時，向所述輸電線路發(fā)射超聲波。

有益效果：

本發(fā)明的高壓輸電線路中的除冰設備結構巧妙通過超聲進行除冰，對線纜的損傷低、除冰速度快、基本無殘留。此外，在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的除冰設備還包括了電熱板，該電熱板通過在超聲振蕩器器之前對線纜的覆冰進行加熱，將線纜上不規(guī)則的冰層調整為規(guī)則平坦的冰層，更有利于后面的超聲破冰。此外，通過該加熱板，使超聲振蕩器與冰層之間形成一層水膜，更好地促進超聲傳播進入到冰層中，除冰效率大大提升。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例1的除冰設備的主視結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中的除冰設備的左視結構示意圖；

圖3是本發(fā)明的實施例2的除冰設備的主視結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例中的除冰設備包括：除冰車1、電源2、頻率轉換器3、換能振蕩器4。

如圖所示，除冰車1包括外殼1-1、第一卡線輪組1-2、第二卡線輪組1-3，第一卡線輪組1-2和第二卡線輪組1-3分別具有一個車輪鎖緊裝置1-4和兩個卡線輪1-5，通過車輪鎖緊裝置1-4可以將輸電線路卡在兩個卡線輪1-5之間。車輪鎖緊裝置具有彈性，進而保證，卡線輪組中的卡線輪將輸電線路卡在中間時，兩個卡線輪能夠緊扣住輸電線路，而不會脫落。

電源2和頻率轉換器3設置于外殼1-1內，電源2為頻率轉換器3供電，頻率轉換器3用于將電源的供電轉換成預定頻率，輸出給換能振蕩器4，換能振蕩器4基于頻率轉換器的輸出將電能轉換成相應頻率的超聲波，換能振蕩器4伸出除冰車1之外，抵靠目標輸電線路。

電源2可以為交流電源也可以為直流電壓，優(yōu)選為直流電源。這是因為，這種除冰設備往往需要遠程操控，采用直流蓄電池供電的方式，更加便捷靈活、易于操作。

頻率轉換器3發(fā)出的電流頻率可以根據需要進行設定，頻率轉換器主要的作用是產生脈沖波形或連續(xù)波形，以便為換能器以脈沖或預定的波形來供電。換能振蕩器4能夠根據頻率轉換器的輸出電流產生相應頻率的超聲波。換能振蕩器4豎直朝下設置，直接對向輸電線路。在一種實現方式，換能振蕩器4通過耦合將超聲耦合至輸出探頭，通過輸出探頭與輸電線路上的冰層相接觸。進而保證換能振蕩器4的安全。

除冰設備還包括驅動電機(圖中未畫出)，驅動電機分別與第一卡線輪組1-2和第二卡線輪組1-3傳動連接，用以驅動第一卡線輪組1-2和第二卡線輪組1-3中的至少一個卡線輪1-5轉動?；蛘?，除冰設備包括兩個驅動電機，每個驅動電機驅動一個卡線輪組運動。驅動電機的驅動方式采用本領域技術中的常規(guī)手段，這里不再詳細描述。

如圖2所示，每個車輪鎖緊裝置1-4包括第一彈性件1-6和第二彈性件1-7(這里所提到的彈性件并非指的是該鎖緊件都是由彈性材料構成的，而是該鎖緊件的至少部分具有可伸縮的彈性，比如，彈性件可以由彼此套接的兩個部件構成，兩個部件之間設有彈簧，進而保證其具有伸縮力)，第一彈性件1-6設置于卡線輪組的一側，第二彈性件1-7設置于卡線輪組的另一側，第一彈性件1-6和第二彈性件1-7中的至少一個能夠從卡線輪組上卸下，兩個彈性件的兩端分別與兩個卡線輪樞軸連接，以保證卡線輪能夠相對于彈性件旋轉。彈性件的上部固定在車體上。優(yōu)選地，卡線輪的外周面具有凹槽，以便更好地與線纜接觸并且在行進過程中緊扣住線纜。

此外，除冰設備還可以包括擋板5，擋板設置于除冰車1的前方。擋板5的主要作用是清除掉一些尖銳的或形狀怪異的冰凌或其他異物，保證換能振蕩器4在進行超聲波破冰時，接觸到的冰面基本無冰棱或異物。

實施例2

本申請的發(fā)明人在對實施例1中的除冰設備進行現場除冰實驗時發(fā)現，輸電線路上的冰層并非完全均勻，會存在凹凸不平或冰刺等情況。在這種情況下，超聲振蕩器與冰層的接觸會存在一定的問題，導致超聲振蕩器的能量并不能完全用于除冰而是擴散到空氣中，進而導致部分情況下，有些冰層并不能去除干凈。

針對這種問題，發(fā)明人進行了改進，設計了實施例2。

如圖3所示，在本實施例中，除冰設備包括除冰車1、電源2、頻率轉換器3、換能振蕩器4、擋板5以及加熱板6。

如圖2所示，除冰車1包括外殼1-1、第一卡線輪組1-2、第二卡線輪組1-3，第一卡線輪組1-2和第二卡線輪組1-3分別具有一個車輪鎖緊裝置1-4和兩個卡線輪1-5，通過車輪鎖緊裝置1-4可以將輸電線路卡在兩個卡線輪1-5之間。車輪鎖緊裝置具有彈性，進而保證，卡線輪組中的卡線輪將輸電線路卡在中間時，兩個卡線輪能夠緊扣住輸電線路，而不會脫落?？ň€輪的外周面具有凹槽，以便更好地與線纜接觸并且在行進過程中緊扣住線纜。

電源2和頻率轉換器3設置于外殼1-1內，電源2為頻率轉換器3供電，頻率轉換器3用于將電源的供電轉換成預定頻率，輸出給換能振蕩器4，換能振蕩器4基于頻率轉換器的供電將電能轉換成相應頻率的超聲波，換能振蕩器4伸出除冰車1之外，抵靠目標輸電線路。

加熱板位于擋板后方，加熱板與電源2相連，能產生一定的高溫。換能振蕩器4位于加熱板后方預定距離處。加熱板6的作用主要是通過瞬時加熱的方式，將冰層變得更加平坦。使得后面的換能振蕩器4(或其上連接的探頭)能夠與冰層更好地接觸，有利于超聲振動能量順利地到達冰層。

此外，加熱板還有另外一個重要的作用，即，能夠在冰層表面形成一層水膜。加熱板6位于換能振蕩器4正前方，當加熱板經過之后，換能振蕩器4剛好行經加熱板6走過的位置，通過該水膜，即便冰層的形狀不規(guī)則，換能振蕩器(或超聲探頭)也能間接將振蕩傳到冰層中，增大與冰層的接觸，使得除冰效果更佳。

本發(fā)明以具有2cm厚度冰層的輸電線路作為實驗對象，分別采用實施例1和實施例2中的除冰設備進行了除冰測試。測試結果表明：除冰相同距離的情況下，雖然實施例2的設備耗電比實施例多10％左右，但是，從除冰效果上來看，實施例1中的除冰設備的冰層殘留要比實施例2多15％左右(通過分別測量除冰前后輸電線路的重量、無冰線路的重量計算而得)。但是如果需要使除冰效果基本相同，則需要加大實施例1中的設備的功率，其耗電量需要增加30％才能夠與實施例2中的設備達到相同的效果。因此，本發(fā)明更加推崇實施例2中的方案。

需要說明的是，附圖中的各個部件的形狀均是示意性的，不排除與其真實形狀存在一定差異，附圖僅用于對本發(fā)明的原理進行說明，并非意在對本發(fā)明進行限制。

雖然上面結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明的原理進行了詳細的描述，本領域技術人員應該理解，上述實施例僅僅是對本發(fā)明的示意性實現方式的解釋，并非對本發(fā)明包含范圍的限定。實施例中的細節(jié)并不構成對本發(fā)明范圍的限制，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在本發(fā)明保護范圍之內。