一種覆冰鹽分的測量方法及裝置的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種覆冰鹽分的測量方法及裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]覆冰會對輸電線路造成嚴(yán)重危害，幾乎每年都有輸電線路因?yàn)槌霈F(xiàn)覆冰導(dǎo)致的嚴(yán)重停電事故，尤其是2008年南方地區(qū)的冰凍災(zāi)害，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
[0003]覆冰對輸電線路的影響主要體現(xiàn)在輸電導(dǎo)線和線路絕緣子兩個方面，目前對于絕緣子覆冰的覆冰形成機(jī)制和閃絡(luò)規(guī)律仍沒有充分認(rèn)識，沒有較好的防范措施。
[0004]據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，輸電線路覆冰閃絡(luò)事故通常發(fā)生在午間。這一時段環(huán)境溫度較高，絕緣子表面附著的冰體開始融化，造成沿面泄漏電流升高，使冰尖間隙承擔(dān)大部分壓降，從而誘發(fā)電弧放電甚至閃絡(luò)。在這一過程中，泄漏電流的變化受融冰水電導(dǎo)率影響顯著，因此，有必要對冰體中的鹽分分布規(guī)律予以研究。
[0005]自然界中絕緣子表面覆冰由底部固液氣三相接觸點(diǎn)逐漸發(fā)展至表層，凍結(jié)的方向決定了鹽分迀移的方向，而迀移速率取決于電場作用下的覆冰增長速率以及不同傘徑影響下的水滴碰撞率。鹽分的分布狀態(tài)直接影響到融冰過程中水膜電導(dǎo)率大小。
[0006]為了研究絕緣子覆冰的形成規(guī)律和冰閃規(guī)律，研究者往往通過人工覆冰實(shí)驗(yàn)來模擬自然環(huán)境中輸電線路的覆冰狀態(tài)。如中國電力科學(xué)研究院、南方電網(wǎng)研究中心、重慶大學(xué)、清華大學(xué)深圳研究生院等都建有人工模擬氣候室，在施加高電壓的條件下，模擬輸電線路和絕緣子的覆冰情況，研究覆冰閃絡(luò)規(guī)律。
[0007]現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)，人工覆冰實(shí)驗(yàn)時，隨著覆冰生長或者融冰過程的發(fā)生，冰層中的鹽分會發(fā)生變化，鹽分的分布與凍結(jié)過程相關(guān)，對于冰層從絕緣子底層到冰層最外層的不同位置，其融冰水電導(dǎo)率是初始覆冰水電導(dǎo)率的2.5倍和0.1倍，也就意味著表層冰和底層冰的鹽分含量是不同的。
[0008]目前人工覆冰實(shí)驗(yàn)中，冰層的鹽分分布主要通過融冰時融冰水的電導(dǎo)率(或溶液濃度)來測量。如將冰層分成表層、中間層、底層，將冰塊切割后融化，測量融冰水的電導(dǎo)率。這種研究方式只能通過測量融冰水的電導(dǎo)率來分析冰層的鹽分成分，不能實(shí)時的測試冰層的表面狀況，也不能發(fā)現(xiàn)鹽分分布對于覆冰的生長和覆冰閃絡(luò)的影響。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種覆冰鹽分的測量方法及裝置，可以實(shí)時測量覆冰層上不同位置的鹽分濃度。
[0010]一種覆冰鹽分的測量方法，包括如下步驟:
[0011 ] S1、配置不同濃度的鹽溶液，并使每一份鹽溶液凍結(jié)成冰塊；
[0012]S2、利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)的激光聚焦照射每一份冰塊，檢測對應(yīng)的鹽成份的光譜；
[0013]S3、建立鹽的濃度與對應(yīng)光譜之間的濃度-光譜函數(shù)關(guān)系；
[0014]S4、利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)的激光聚焦照射待測覆冰層的某個部位，檢測得到測量光譜；
[0015]S5、根據(jù)所述濃度-光譜函數(shù)關(guān)系和測量光譜，計(jì)算所述待測覆冰層的所述某個部位的鹽分濃度。
[0016]在一個實(shí)施例中，
[0017]在步驟SI中，使每一份鹽溶液以高于設(shè)定凍結(jié)速率凍結(jié)，以使凍結(jié)成的冰塊中鹽分均勾分布。
[0018]在一個實(shí)施例中，
[0019]在步驟SI中，利用液氮使鹽溶液凍結(jié)成冰塊。
[0020]在一個實(shí)施例中，
[0021]在步驟SI中，還包括如下步驟:
[0022]測量每一份鹽溶液的電導(dǎo)率，建立電導(dǎo)率與鹽分濃度之間的電導(dǎo)率-濃度函數(shù)關(guān)系;
[0023]在步驟S5之后，還包括如下步驟:
[0024]根據(jù)計(jì)算得到的所述某個部位的鹽分濃度和電導(dǎo)率-濃度函數(shù)關(guān)系，計(jì)算所述某個部位的電導(dǎo)率。
[0025]在一個實(shí)施例中，
[0026]在所述步驟S4中，所述待測覆冰層通過如下步驟獲得:
[0027]S41、配置鹽溶液；
[0028]S42、在人工氣候室中，通過控制溫度和風(fēng)速，通過人工覆冰方法用步驟S41配置的所述鹽溶液在不同電壓等級的絕緣子上形成覆冰層。
[0029]在一個實(shí)施例中，
[0030]所述鹽溶液包括NaCl、KC1溶液。
[0031]本發(fā)明還提供了一種覆冰鹽分的測量裝置，包括如下單元:
[0032]第一單元，用于配置不同濃度的鹽溶液，并使每一份鹽溶液凍結(jié)成冰塊；
[0033]第二單元，用于利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)的激光聚焦照射每一份冰塊，檢測對應(yīng)的鹽成份的光譜；
[0034]第三單元，用于建立鹽的濃度與對應(yīng)光譜之間的濃度-光譜函數(shù)關(guān)系；
[0035]第四單元，用于利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)的激光聚焦照射待測覆冰層的某個部位，檢測得到測量光譜；
[0036]第五單元，用于根據(jù)所述濃度-光譜函數(shù)關(guān)系和測量光譜，計(jì)算所述待測覆冰層的所述某個部位的鹽分濃度。
[0037]在一個實(shí)施例中，
[0038]所述第一單元用于，使每一份鹽溶液以高于設(shè)定凍結(jié)速率凍結(jié)，以使凍結(jié)成的冰塊中鹽分均勻分布。
[0039]在一個實(shí)施例中，
[0040]所述第一單元用于，利用液氮使鹽溶液凍結(jié)成冰塊。
[0041 ] 在一個實(shí)施例中，
[0042]還包括第六單元，
[0043]所述第一單元還用于，測量每一份鹽溶液的電導(dǎo)率，建立電導(dǎo)率與鹽分濃度之間的電導(dǎo)率-濃度函數(shù)關(guān)系；
[0044]所述第六單元用于，根據(jù)計(jì)算得到的所述某個部位的鹽分濃度和電導(dǎo)率-濃度函數(shù)關(guān)系，計(jì)算所述某個部位的電導(dǎo)率。
[0045]本發(fā)明的有益效果是:。
[0046]在人工覆冰試驗(yàn)中，不論帶電與否，都可以實(shí)時的檢測絕緣子冰層的鹽分組成和分布，結(jié)果精確，為獲得絕緣子覆冰規(guī)律提供了有效手段;也可以對野外的電力系統(tǒng)上的覆冰層進(jìn)行實(shí)時檢測。
【【附圖說明】】
[0047]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的覆冰鹽分的測量方法的流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0048]以下對發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0049]本發(fā)明的覆冰鹽分的測量方法，需要使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)(LIBS)。在一個實(shí)施例中，激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)可以由納秒激光器，CCD和光纖光譜儀組成。其中納秒激光器的激光脈沖數(shù)用光纖光譜儀自帶控制軟件設(shè)置，激光器Q延遲時間可調(diào)，同時脈沖激光器和光纖光譜儀的時序預(yù)先調(diào)整可采集到目標(biāo)元素的光譜。
[0050]在一個實(shí)施例中，覆冰鹽分的測量方法，包括如下步驟:
[0051]S1、配置不同濃度的鹽溶液，并使每一份鹽溶液凍結(jié)成冰塊。
[0052]在一個實(shí)施例中，可以用去離子水和純NaCl配置不同濃度的NaCl溶液，分別記為Xi(mg/L)(其中下表i表示第i份NaCl溶液)，同時可以分別測定每一份NaCl溶液在25°C時的電導(dǎo)率Yi。在NaCl的溶解度范圍內(nèi)，Yi和Xi成曲線關(guān)系，Yi = f (Xi)，即建立電導(dǎo)率與鹽分濃度之間的電導(dǎo)率-濃度函數(shù)關(guān)系。
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