輸電導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)

輸電導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)該監(jiān)測系統(tǒng)在導(dǎo)線覆冰厚度和導(dǎo)線弧垂變化的力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了力傳感器的安裝構(gòu)造,研發(fā)了鑒于全世界挪動通訊系統(tǒng)(GSM)短信業(yè)務(wù)(SMS)的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表示：現(xiàn)場分機(jī)可準(zhǔn)時或及時監(jiān)測覆冰導(dǎo)線的重力變化、絕緣子串傾斜角、風(fēng)偏角、導(dǎo)線飛舞頻次以及風(fēng)速等環(huán)境信息，并經(jīng)過GSMSMS發(fā)送至監(jiān)測中心,由專家軟件來剖析覆冰狀況，及時給出除冰信息,保障覆冰區(qū)線路的運(yùn)轉(zhuǎn)安全。系統(tǒng)構(gòu)成整個系統(tǒng)主要由省企業(yè)監(jiān)測中心主機(jī)、地市局監(jiān)測中心主機(jī)、線路監(jiān)測分機(jī)、專家軟件構(gòu)成,系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖1所示。在線路桿塔安裝1臺監(jiān)測分機(jī),監(jiān)測分機(jī)準(zhǔn)時/及時達(dá)成環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量以及該桿塔絕緣子的傾斜角、風(fēng)偏角、覆冰導(dǎo)線的重力變化、導(dǎo)線飛舞頻次等信息的采集,將其打包為GSMSMS,經(jīng)過GSM通訊模塊發(fā)送至監(jiān)測中心,由監(jiān)測中心軟件判斷該線路導(dǎo)線的覆冰狀況。監(jiān)測中心可對分機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置(如采樣時間間隔、分機(jī)系統(tǒng)時間、及時數(shù)據(jù)懇求等)。各地市局的監(jiān)測中心與省企業(yè)監(jiān)測中心采納局域網(wǎng)(LAN)方式組網(wǎng),省企業(yè)監(jiān)測中心能夠直接調(diào)用各地市局監(jiān)測中心的各桿塔絕緣子串的傾斜角、風(fēng)偏角、覆冰導(dǎo)線重力變化、導(dǎo)線飛舞頻次以及環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù),借助專家軟件認(rèn)識該省相應(yīng)線路的覆冰狀況。專家軟件利用各樣修正理論模型、試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果來判斷輸電線路的覆冰狀況,及時給出預(yù)告警信息,有效防止冰害事故的發(fā)生。導(dǎo)線覆冰模型計(jì)算與剖析設(shè)主桿塔等效檔距表示圖見圖2，并定義主桿塔絕緣子串上的豎直方向上張力值TV與雙側(cè)導(dǎo)線某點(diǎn)到主桿塔A點(diǎn)間導(dǎo)線上的豎直方向載荷互相均衡的點(diǎn)稱為均衡點(diǎn)。2.1求解水平張力由懸掛點(diǎn)不等高導(dǎo)線長度的近似計(jì)算公式：導(dǎo)線最低點(diǎn)水平拉力TH:代入檔距l(xiāng),高度差h,自重載荷q0,導(dǎo)線原始長度S,即可解出TH。2．2求解主桿塔上豎向張力TA所對應(yīng)均衡的覆冰導(dǎo)線長度由懸點(diǎn)不等高時等效檔距公式：式中:h為主桿塔與副桿塔間的高度差,若主桿塔較高,則h為正當(dāng),不然為負(fù)。若以SD1表示對應(yīng)等效檔距l(xiāng)D1的導(dǎo)線長度,則：因?yàn)橹鳁U塔上絕緣子串存在傾斜角θ,因此主桿塔雙側(cè)導(dǎo)線上的水平拉力重量不一樣,由水平方向的力均衡可知:依據(jù)成立的均衡點(diǎn)法,并設(shè)導(dǎo)線自重載荷集度為q0,風(fēng)載荷集度為qwind,覆冰載荷集度為qice,有冰、風(fēng)載荷作用與只有自重載荷作用時桿塔上豎向載荷的差值為TV,則而風(fēng)載荷qwind能夠經(jīng)過風(fēng)速傳感器、導(dǎo)線直徑微風(fēng)夾角等算出,故可求解得:qiceqwqwind(9)2.3計(jì)算冰厚依據(jù)

2.2

節(jié)求得的覆冰重量

,并聯(lián)合覆冰的密度

(0.9g/cm3)

、導(dǎo)線直徑來求解覆冰厚度。依據(jù)電力系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定覆冰形狀為平均圓柱

,如圖

3所示。則可求解出標(biāo)準(zhǔn)冰厚

:14qiced21(10)b9.8d202式中:γ0為冰的密度(雨凇)；d為導(dǎo)線的計(jì)算等效直徑；b為覆冰厚度；qice為覆冰載荷。2.4計(jì)算導(dǎo)線隨意點(diǎn)弧垂依據(jù)圖4所示,設(shè)導(dǎo)線上隨意一點(diǎn)距弧垂最低點(diǎn)O點(diǎn)距離為x′,距主桿塔懸點(diǎn)A距離為x,則有x

1lD12

x式中:q為導(dǎo)線上豎向所受載荷集度(qq0qw)；lD1為主桿塔對應(yīng)的等效檔距；fD1為主桿塔對應(yīng)的等效弧垂?？紤]桿塔構(gòu)造和絕緣子種類的差別、現(xiàn)場安裝方便及傳感器安裝構(gòu)造的強(qiáng)度等要素,采納應(yīng)變片式壓力傳感器,其外形尺寸和構(gòu)造強(qiáng)度切合標(biāo)準(zhǔn)金具尺寸要求。圖5給出山西忻州實(shí)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的安裝構(gòu)造設(shè)計(jì),其最大長處是不改變原有構(gòu)造的對地安全距離和構(gòu)造強(qiáng)度要求。輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)于2005年10月在西安金源電氣有限企業(yè)研制成功,并于2006年2月在山西省忻州供電企業(yè)的重覆冰區(qū)安裝試運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)前設(shè)施運(yùn)行優(yōu)秀。2006年3月24日至2006年5月23日時期監(jiān)測系統(tǒng)部分運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果見附錄A。表示該桿塔承受的垂直拉力在風(fēng)力影響下在1.4t~1.5t之間變化,導(dǎo)線的飛舞頻次均在20次/min以下,對線路的構(gòu)造強(qiáng)度影響不大。但在4月13日,垂直拉力忽然增大到1.6t以上,與此相對應(yīng)的風(fēng)速和導(dǎo)線飛舞頻次并無增添(風(fēng)速保持在10m/s左右)。專家軟件依據(jù)力學(xué)計(jì)算模型得出該線路在4月12日至4月14日時期產(chǎn)生覆冰現(xiàn)象,最大覆冰厚度達(dá)8mm,這與忻州覆冰觀察人員現(xiàn)場觀察結(jié)果是完整一致的。輸電線路導(dǎo)線覆冰及飛舞在線監(jiān)測系統(tǒng)的成功運(yùn)轉(zhuǎn)表示:一方面,其可代替已在嚴(yán)重覆冰區(qū)成立的造價(jià)高、成效差的觀冰站,可增強(qiáng)對覆冰線路的及時監(jiān)測,充分掌握沿線氣象條件并將覆冰事故除去在萌芽狀態(tài),提升供電設(shè)施運(yùn)