本發(fā)明涉及一種自發(fā)熱除冰系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于高壓線路的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

架空高壓線路是電網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備。其具有輸電距離遠(yuǎn)，效率高，檢修方便的特點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用架空高壓輸電線路進(jìn)行輸電。然而在冬季，當(dāng)氣溫低于0度以下時，高壓輸電線路會產(chǎn)生掛冰現(xiàn)象，掛冰的重量通?？梢詾檩旊娋€路的幾十倍到幾百倍，由此高壓輸電塔和絕緣子將會承受巨大的重量，容易產(chǎn)生倒塌和斷裂現(xiàn)象。08年雪災(zāi)時，湖南和貴州的影響尤其嚴(yán)重。

因此，高壓輸電線路的除冰是迫切需要解決的技術(shù)。常規(guī)的除冰方式主要有人工除冰、機(jī)械式除冰和自發(fā)熱式除冰。

人工除冰只要是利用檢修人員對掛冰進(jìn)行敲打，使掛冰掉落的方式。這種方式不利于大面積掛冰的情形，除冰效果差，不適于再山區(qū)、野外進(jìn)行作業(yè)。

機(jī)械式除冰是一種利用除冰機(jī)器人對高壓線路進(jìn)行機(jī)械除冰的方式，然而機(jī)器人的除冰速度慢，要想大面積的除冰則必須增加機(jī)器人的數(shù)量，由于安裝機(jī)器人也需要人工進(jìn)行，因此這種除冰效果也不是很理想。

自發(fā)熱式除冰是一種利用高壓線路短接發(fā)熱的方式進(jìn)行的除冰。這種方式可以大面積、高效、快速地對高壓電線進(jìn)行除冰。直流除冰技術(shù)就是一種典型的發(fā)熱除冰技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，已被證明為較為高效地一種除冰方式。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的直流除冰系統(tǒng)的示意圖。直流除冰設(shè)備在本站一端經(jīng)過整流變壓器、整流器、二相/三相轉(zhuǎn)換器后接入三相高壓輸電線路。高壓輸電線路在對站進(jìn)行人工短接三相短接，即A、B、C相短接。從而直流電接入到高壓線路中。高壓線路中的導(dǎo)線發(fā)熱后，融化自身的掛冰。這種方式稱為直流除冰方式。

然而，這種除冰方式，需要人工對輸電線路進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有結(jié)冰現(xiàn)象時，再通知調(diào)度進(jìn)行停電、線路短接，再通知檢修人員在高壓線路中加載直流融冰設(shè)備，從而實現(xiàn)對線路發(fā)熱除冰。其效率仍然是較為低的。同時，由于發(fā)熱除冰需要消耗電能，因此如何考慮節(jié)能，是直流除冰技術(shù)所要解決的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明由此提供了一種高壓輸電線路的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)，包括：直流除冰車，所述直流除冰車上設(shè)置有直流電源，整流變壓器、整流器、二相/三相轉(zhuǎn)換器，所述直流除冰車用于移動地接入到高壓輸電線路的一端為高壓輸電線路提供直流電；

高壓線路移動短接車，所述高壓線路移動短接車用于移動地接入高壓輸電線路的另一端將高壓輸電線路進(jìn)行短接；

高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，所述高壓輸電網(wǎng)絡(luò)包括多根高壓輸電線路，每根高壓輸電線路通過絕緣子吊在輸電塔的下方，所述絕緣子的一端固定有高壓輸電線路，另一端通過支桿吊裝在輸電塔下方；

還包括掛冰監(jiān)測單元，所述掛冰監(jiān)測單元固定在輸電塔上，所述掛冰監(jiān)測單元包括配置在所述絕緣子的支桿上的應(yīng)力傳感器，所述應(yīng)力傳感器用于監(jiān)測支桿的應(yīng)力變化；所述應(yīng)力傳感器通過導(dǎo)線連接到掛冰監(jiān)測單元的中央處理單元ECU上，所述掛冰監(jiān)測單元還包括存儲單元，用于記錄和存儲傳感器的信號；

所述中央處理單元ECU調(diào)取所述存儲單元存儲的信息，并判斷當(dāng)出現(xiàn)異常值時，通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元的物聯(lián)網(wǎng)sim卡向基站發(fā)送異常信息；

當(dāng)出現(xiàn)異常信息時，直流除冰車和高壓線路移動短接車對輸電線路動作進(jìn)行直流融冰。

進(jìn)一步的，所述掛冰監(jiān)測單元還包括風(fēng)力傳感器，濕度傳感器，溫度傳感器，上述傳感器都連接到存儲單元和中央處理單元ECU，所述中央處理單元ECU調(diào)節(jié)上述傳感器的檢測周期，所述存儲單元將上述傳感器檢測到的信號記錄并存儲。

進(jìn)一步的，每個輸電塔上都設(shè)置掛冰監(jiān)測單元或者間隔數(shù)個輸電塔設(shè)置一個掛冰監(jiān)測單元。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述應(yīng)力傳感器監(jiān)測到的應(yīng)力增大時，所述中央處理單元ECU判斷應(yīng)力的增大是否超過第一值，如果超過第一值，則進(jìn)一步監(jiān)測，所述應(yīng)力是否在第一范圍內(nèi)波動，所述第一范圍為0到所述第一值之間，如果所述應(yīng)力在第一范圍內(nèi)波動，則所述中央處理單元ECU判斷所述應(yīng)力不為異常值。

進(jìn)一步的，所述中央處理單元ECU繼續(xù)判斷所述應(yīng)力是否在第二范圍內(nèi)波動，該第二范圍在第二值與第一值之間，其中所述第二值小于第一值但大于0，如果所述應(yīng)力在所述第二范圍內(nèi)波動，則所述中央處理單元ECU向基站發(fā)送異常信息，所述異常信息至少包括：應(yīng)力傳感器監(jiān)測的信號、風(fēng)力傳感器、濕度傳感器和溫度傳感器監(jiān)測的信號。

特別的，所述基站收集多個掛冰監(jiān)測單元發(fā)來的異常信息，并向遠(yuǎn)程控制單元發(fā)送所有的異常信息；

所述控制單元接收多個基站發(fā)送的異常信息，并綜合分析所述異常信息，判斷所述高壓送電線路是否掛冰，以及掛冰的范圍；

如果多個異常信息均表示一定連續(xù)范圍內(nèi)的絕緣子的支桿上的應(yīng)力明顯增加，再結(jié)合溫度傳感器和濕度傳感器的信息進(jìn)行判斷得出，出現(xiàn)掛冰現(xiàn)象，則遠(yuǎn)程控制單元根據(jù)掛冰監(jiān)測單元的編號，確定高壓輸電線路的掛冰范圍。

特別的，所述遠(yuǎn)程控制單元根據(jù)接收到的多個掛冰監(jiān)測單元發(fā)送來的應(yīng)力值、風(fēng)力值，濕度值，溫度值，以及掛冰范圍的高壓線路長度計算直流融冰所需的電流大小、通電時間長度并發(fā)送給直流除冰車。

進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)程控制單元，包含數(shù)據(jù)庫模塊，在數(shù)據(jù)庫模塊中存儲有每個掛冰監(jiān)測單元的編號、地理位置信息，以及每輛直流除冰車和高壓線路移動短接車的編號、地理位置信息；

所述遠(yuǎn)程控制單元為掛冰范圍的高壓線路中的兩個端點的掛冰監(jiān)測單元所在的輸電塔分別選擇距離最近的直流除冰車或高壓線路移動短接車；當(dāng)所述直流除冰車、高壓線路移動短接車分別駕駛到預(yù)定掛冰監(jiān)測單元所在的輸電塔時，遠(yuǎn)程控制單元對該線路范圍進(jìn)行停電處理，直流除冰車、高壓線路移動短接車分別進(jìn)行線路對接，對接完畢后，直流除冰車1啟動，按照預(yù)定的電流、電壓和通電時間對高壓線路進(jìn)行融冰處理。

此外，本發(fā)明還提供了一種高壓輸電線路的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)的操作方法，包括如下步驟：

利用應(yīng)力傳感器監(jiān)測絕緣子支桿上的應(yīng)力變化，所述絕緣子的一端固定有高壓輸電線路，另一端通過支桿吊裝在輸電塔下方；

利用掛冰監(jiān)測單元的存儲單元存儲所述應(yīng)力變化，利用掛冰監(jiān)測單元的中央處理單元ECU，調(diào)取所述存儲單元存儲的信息，并判斷當(dāng)出現(xiàn)異常值時，通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元的物聯(lián)網(wǎng)sim卡向基站發(fā)送異常信息；

當(dāng)出現(xiàn)異常信息時，利用直流除冰車移動地接入到高壓輸電線路的一端為高壓輸電線路提供直流電；利用高壓線路移動短接車，所述高壓線路移動短接車用于移動地接入高壓輸電線路的另一端將高壓輸電線路進(jìn)行短接。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述應(yīng)力傳感器監(jiān)測到的應(yīng)力增大時，所述中央處理單元ECU判斷應(yīng)力的增大是否超過第一值，如果超過第一值，則進(jìn)一步監(jiān)測，所述應(yīng)力是否在第一范圍內(nèi)波動，所述第一范圍為0到所述第一值之間，如果所述應(yīng)力在第一范圍內(nèi)波動，則所述中央處理單元ECU判斷所述應(yīng)力不為異常值；

所述中央處理單元ECU繼續(xù)判斷所述應(yīng)力是否在第二范圍內(nèi)波動，該第二范圍在第二值與第一值之間，其中所述第二值小于第一值但大于0，如果所述應(yīng)力在所述第二范圍內(nèi)波動，則所述中央處理單元ECU向基站發(fā)送異常信息，所述異常信息至少包括：應(yīng)力傳感器監(jiān)測的信號、風(fēng)力傳感器、濕度傳感器和溫度傳感器監(jiān)測的信號。

本發(fā)明可以自動地、實時地監(jiān)測電網(wǎng)的掛冰情況，自動地向直流除冰設(shè)備發(fā)送除冰請求。自動化程度高，能夠高效快速地進(jìn)行除冰，并且防止了不必要的除冰，節(jié)約了能源。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，參考下面的描述能夠很好的理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理、工作特點和優(yōu)點，但此處說明的附圖用來對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋，所附示意圖只是為了更好的對本發(fā)明進(jìn)行說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成不當(dāng)限定，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中直流融冰系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本發(fā)明的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)的掛冰監(jiān)測單元6的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，應(yīng)當(dāng)指出的是，以下實施例僅僅為示意性的，其并非意圖限制本發(fā)明。

本發(fā)明的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)如圖2所示，包括直流除冰車1，該直流除冰車上設(shè)置有直流電源，如直流發(fā)電機(jī)，整流變壓器、整流器、二相/三相轉(zhuǎn)換器等。直流除冰車1用于移動地接入到高壓輸電線路的三相輸電線中。

本發(fā)明的自發(fā)熱除冰系統(tǒng)還包括高壓線路移動短接車10，該高壓線路移動短接車10包含有導(dǎo)航模塊和信息接收模塊。高壓線路移動短接車10用于在高壓線的一端將高壓線路進(jìn)行短接，為直流融冰做準(zhǔn)備。

高壓輸電網(wǎng)絡(luò)2，高壓輸電網(wǎng)絡(luò)2包括多根高壓輸電線路3，每根高壓輸電線路3通過絕緣子4吊在輸電塔5的下方。絕緣子4的一端固定有高壓輸電線路3，另一端通過支桿41吊裝在輸電塔5下方。這樣絕緣子4將起到承擔(dān)高壓輸電線路3的重量的作用。

如圖2-3所示，還包括掛冰監(jiān)測單元6，該掛冰監(jiān)測單元6固定在輸電塔5上。掛冰監(jiān)測單元6包括配置在絕緣子4的支桿41上的應(yīng)力傳感器61，該應(yīng)力傳感器61用于監(jiān)測支桿41的應(yīng)力變化。應(yīng)力傳感器61通過導(dǎo)線連接到掛冰監(jiān)測單元6的中央處理單元ECU60上。還包括存儲單元62，用于記錄和存儲傳感器的信號。

還包括風(fēng)力傳感器62，濕度傳感器63，溫度傳感器64，上述傳感器都連接到存儲單元65和中央處理單元ECU60。中央處理單元ECU60可以調(diào)節(jié)上述傳感器的檢測周期，例如，每10秒檢測一次。存儲單元65將上述傳感器檢測到的信號記錄并存儲。

中央處理單元ECU60調(diào)取存儲單元65存儲的信息，當(dāng)出現(xiàn)異常值時，通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元66的物聯(lián)網(wǎng)sim卡向基站7發(fā)送異常信息。

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)是一種新興的物聯(lián)網(wǎng)。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，因此，一個基站可以同時進(jìn)行大量的物聯(lián)網(wǎng)sim卡信息收發(fā)。具備有低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量的優(yōu)點。

由于NB-IoT的優(yōu)點，可以使得在廣大山區(qū)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，將每個輸電塔5上的掛冰監(jiān)測單元6連接起來形成一個窄帶物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。由此可以實現(xiàn)對每個輸電塔5的監(jiān)控。在窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未能有效利用的過去，是無法對每個輸電塔的狀況進(jìn)行監(jiān)測的，因為如果利用常規(guī)通信設(shè)備對輸電塔進(jìn)行監(jiān)測，將會導(dǎo)致成本急劇上升。

由于大氣環(huán)境的變化在小范圍是相同的，因此，不必在每個輸電塔5上都設(shè)置掛冰監(jiān)測單元6，例如可以每隔1-2個輸電塔5設(shè)置一個掛冰監(jiān)測單元6。

當(dāng)應(yīng)力傳感器61監(jiān)測到的應(yīng)力增大時，中央處理單元ECU60，判斷應(yīng)力的增大是否超過第一值，如果超過第一值，則進(jìn)一步監(jiān)測，所述應(yīng)力是否在第一范圍內(nèi)波動。設(shè)在不掛冰，無風(fēng)，無露的情況下的應(yīng)力值為0，則監(jiān)測所述應(yīng)力是否在0到第一值之間波動，中央處理單元ECU60則認(rèn)為高壓線路沒有掛冰，不會向基站發(fā)送異常信號。此時高壓線路是受到風(fēng)力的影響進(jìn)行的正常波動。

中央處理單元ECU60繼續(xù)判斷所述應(yīng)力是否在第二范圍內(nèi)波動，該第二范圍在第二值與第一值之間，其中第二值小于第一值但大于0。如果所述應(yīng)力是否在第二范圍內(nèi)波動，則說明，高壓線路上至少積壓了一定量的掛冰。此時，中央處理單元ECU60向基站7發(fā)送異常信息，所述異常信息至少包括：應(yīng)力傳感器61監(jiān)測的信號、風(fēng)力傳感器63、濕度傳感器64和溫度傳感器65監(jiān)測的信號。

所述第二值表征應(yīng)力已經(jīng)具有一定大小，此時才作為異常信息提供。這尤其是有利于節(jié)約電能。眾所周知，高壓線本身是具有一定的發(fā)熱的，因此，當(dāng)掛冰重量不大時，不需要對高壓線路進(jìn)行直流融冰，而僅依靠高壓線本身的熱量和自然界的熱量緩慢融冰即可。因為，掛冰重量不大時，將不會導(dǎo)致輸電塔或高壓線本身受到損害。如果一旦具有掛冰就對進(jìn)行直流融冰，不僅浪費(fèi)電能，而且效率低下。

如圖4所示，基站7收集多個掛冰監(jiān)測單元6發(fā)來的異常信息，并向遠(yuǎn)程控制單元8發(fā)送所有的異常信息。

遠(yuǎn)程控制單元8接收多個基站7發(fā)送的異常信息，并綜合分析所述異常信息，判斷所述高壓送電線路是否掛冰，以及掛冰的范圍。例如，如果所述異常信息的數(shù)量小于一定數(shù)值，如只有數(shù)個異常信息，此時再結(jié)合溫度傳感器和濕度傳感器來進(jìn)行判斷，如果溫度較高，濕度較低，則可能不會是掛冰情形，絕緣子4的支桿41上的應(yīng)力增加，有可能是因為高壓線纜掛有異物，如樹枝等。此時遠(yuǎn)程控制單元8將向檢修人員發(fā)送包含該異常信息的輸電塔的檢修通知。

如果多個異常信息均表示一定連續(xù)范圍內(nèi)的絕緣子4的支桿41上的應(yīng)力明顯增加，再結(jié)合溫度傳感器和濕度傳感器的信息進(jìn)行判斷得出，出現(xiàn)掛冰現(xiàn)象，則遠(yuǎn)程控制單元8根據(jù)掛冰監(jiān)測單元6的編號，確定高壓輸電線路的掛冰范圍。例如，第0001號與第0855號掛冰監(jiān)測單元6之間存在多個異常信號點，則認(rèn)為第0001號與第0855號掛冰監(jiān)測單元6的輸電線路之間存在掛冰。

遠(yuǎn)程控制單元8將根據(jù)接收到的多個掛冰監(jiān)測單元6發(fā)送來的應(yīng)力值、風(fēng)力值，濕度值，溫度值，以及掛冰范圍的高壓線路長度計算直流融冰所需的電流大小、通電時間長度并發(fā)送給直流除冰車1。

遠(yuǎn)程控制單元8，包含數(shù)據(jù)庫模塊81，在數(shù)據(jù)庫模塊中存儲有每個掛冰監(jiān)測單元6的編號、地理位置信息，以及每輛直流除冰車1和高壓線路移動短接車10的編號、地理位置信息。

遠(yuǎn)程控制單元8為掛冰范圍的高壓線路中的兩個端點的掛冰監(jiān)測單元6所在的輸電塔分別選擇距離最近的直流除冰車1或高壓線路移動短接車10。例如第0001號掛冰監(jiān)測單元6所在的輸電塔與編號為003的直流除冰車1最近則將該直流除冰車派往該第0001號掛冰監(jiān)測單元6所在的輸電塔，第0855號掛冰監(jiān)測單元6所在的輸電塔與編號為008的高壓線路移動短接車10最近，則將該高壓線路移動短接車10派往第0855號掛冰監(jiān)測單元6所在的輸電塔。遠(yuǎn)程控制單元8根據(jù)同時將輸電塔與直流除冰車1、高壓線路移動短接車10的路線規(guī)劃一起發(fā)送給直流除冰車1、高壓線路移動短接車10。

值得一提的是，如果需要除冰的高壓線位于山上等不利于車輛駛?cè)氲膮^(qū)域，則可以選擇臨近的、且靠近公路的輸電塔作為直流除冰車1或高壓線路移動短接車10的接入點。

如果高壓輸電線路存在大范圍的掛冰現(xiàn)象，可以對高壓輸電線路進(jìn)行分段處理，分別選擇多個點作為直流除冰車1或高壓線路移動短接車10的接入點。此時，只需計算不同段內(nèi)每兩個點之間的高壓線路所需的融冰電流、電壓等參數(shù)，并發(fā)送給相應(yīng)的直流除冰車1。

當(dāng)直流除冰車1、高壓線路移動短接車10分別駕駛到預(yù)定掛冰監(jiān)測單元6所在的輸電塔5時，遠(yuǎn)程控制單元8對該線路范圍進(jìn)行停電處理。直流除冰車1、高壓線路移動短接車10分別進(jìn)行線路對接，對接完畢后，直流除冰車1啟動，按照預(yù)定的電流、電壓和通電時間對高壓線路進(jìn)行融冰處理。

遠(yuǎn)程控制單元8可以跟掛冰監(jiān)測單元6傳送來的信號，判斷掛冰的清除效果，例如掛冰監(jiān)測單元6傳來的應(yīng)力信號顯示，應(yīng)力已明顯降低，則說明融冰的效果較為理想。

最后，直流除冰車1、高壓線路移動短接車10分別解除與高壓線路的連接。遠(yuǎn)程控制單元8對電網(wǎng)恢復(fù)供電。

本發(fā)明可以高效快速地除冰，節(jié)約電能。

盡管已經(jīng)結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解地是，本發(fā)明并非僅限于特定實施例，相反，在沒有超出本申請精神和實質(zhì)的各種修正，變形和替換都落入到本申請的保護(hù)范圍之中。