CN102095449A - 一种架空输电线路舞动预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空输电线路舞动预警方法，包括如下步骤：S1、监测覆冰导线动态荷载变化情况，测量至少一个周期内的垂直荷载和水平荷载数据；S2、根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A；S3、根据步骤S1中的导线舞动的动态荷载测量和步骤S2中的导线舞动幅值A，进行最大动荷载和最小电气间隙计算；S4、根据悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数，进行设计荷载计算和设计电气间隙计算；S5、将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，返回步骤S1。本发明具有线路安全性好、准确性高的优点。

Description

一种架空输电线路舞动预警方法

技术领域

本发明涉及电力领域的架空输电线路在线监测领域，尤其涉及一种架空输电线路舞动预警方法。

背景技术

架空输电线路舞动是覆冰导线产生的低频率(0.1～3Hz)、大振幅(导线直径的5～300倍)的自激振动，它的形成主要取决于三个方面：覆冰、风速和风向、线路结构及参数。

导线舞动的危害可分为两类：一类是导线舞动幅值大导致的相间闪络或相对架空地线放电事故；另一类是导线舞动时产生的大的动态荷载对绝缘子、金具、导线及杆塔造成冲击破坏，导致局部损坏甚至杆塔倒塌等严重电网事故。

目前，输电线路舞动监测预警方法主要有两种：一种是利用摄像头拍摄舞动时的图像分析舞动轨迹，定性判断舞动幅度；另一种是沿线布置多个传感器采集舞动参数，拟合导线舞动轨迹，计算舞动幅值、频率和半波数，从幅值(即高度)的方面来预警导线舞动。显然，现有技术中缺少从规律变化的力的这一方面来预警导线舞动的方法。

虽然已有拉力传感器(如光纤光栅应变传感器)应用于监测输电线路覆冰等荷载增加情况，但其采集方式是不论舞动与否采集间隔和采集时间固定，采集量并未与架空输电线路舞动直接相关，监测结果不能充分反映导线舞动的动态荷载变化，监测到的动态力也无具体的实现故障预警方式，也无基于动态力的变化计算舞动幅值的实现方式，因此目前无法准确分析舞动过程中输电线路和杆塔的受力情况，更无法综合分析舞动参数以实现预警上述两类输电线路舞动事故的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种架空输电线路舞动预警方法，它解决了目前预警方法只有幅值方面监测而无输电线路动态荷载变化监测，和缺少通过综合幅值和动态荷载变化监测结果预警导线舞动，致使导线、绝缘子、金具和杆塔等可能造成破坏等问题，能有效避免舞动事故的发生，具有安全性好、准确性高的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种架空输电线路舞动预警方法，包括如下步骤：

S1、监测覆冰导线动态荷载变化情况，测量至少一个周期内的垂直荷载和水平荷载数据；

S2、根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A；

S3、根据步骤S1中的导线舞动的动态荷载测量和步骤S2中的导线舞动幅值A，进行最大动荷载和最小电气间隙计算；

S4、根据悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数，进行设计荷载计算和设计电气间隙计算；

S5、将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，返回步骤S1。

为更好的实现本发明，所述步骤S1具体是指：

当线路等效覆冰厚度h＞0时，将导线振动传感器固定在导线上，通过导线振动传感器测量导线舞动频率v，则舞动周期时间T＝1/v；

将导线拉力传感器固定在导线表面，通过导线拉力传感器连续测量至少一个周期T内的线路水平荷载F_h(t)变化数据；

将绝缘子串拉力传感器安装在绝缘子串上端，通过绝缘子串拉力传感器连续测量至少一个周期T内的线路垂直荷载F_v(t)变化数据。

优选的，所述导线拉力传感器和绝缘子串拉力传感器是电阻应变式传感器或光纤光栅应变传感器。

优选的，所述S2具体包括以下步骤：

S2.1计算覆冰导线静态线长S_s：

通过下述求出舞动前覆冰导线静位移f_s(x)：

f_s(x)＝xtanβ-γx(l-x)/(2F₀cosβ)

式中，γ为覆冰导线单位长度荷载，β为高差角，l为档距，F₀为覆冰导线静态水平荷载；

通过下式求出F₀：

$F_0=\sqrt{\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^3\cos \mathrm{\β}}{24(S_s-l/\cos \mathrm{\β})}}$

式中，S_s为覆冰导线静态线长，S_s通过下式计算：

$S_s={\∫}_0^l\sqrt{1+[\frac{{\mathrm{df}}_s\left(x\right)}{\mathrm{dx}}{]}^2}\mathrm{dx}$

S2.2计算导线舞动线长S_g：

导线舞动位移f_g(x，t)通过下式求取：

f_g(x，t)＝A sin(nπx/l)sinwt

式中，A为导线舞动幅值，n为舞动半波数，w为舞动角频率，w＝2πv；

则舞动导线的位移f(x，t)为

f(x，t)＝f_s(x)+f_g(x，t)

导线舞动线长S_g为

$S_g={\∫}_0^l\sqrt{1+{\left[\frac{{\∂f}_g(x,t)}{\∂x}\right]}^2}\mathrm{dx}$

S2.3求出最大舞动幅值A_max：

舞动时，固定在导线表面的导线拉力传感器所测水平荷载F_h(t)与覆冰导线静态水平荷载F₀满足胡克定律

F_h(t)-F₀＝ΔF＝kΔS/S_s＝k(S_g-S_s)/S_s

式中，k＝EA_r，E为导线综合弹性模量，A_r为导线横截面积；

将线长计算公式代入上式，得：

①n为偶数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)

②n为奇数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)-2γklAsinwt/(nπF₀cosβ)

           ＝n²π²kA²sin²wt/(4l)-16dkAsinwt/(nπl)

式中，d为线路弧垂；

通过导线水平荷载最大值计算出导线舞动幅值A

F_max＝max(F_h(t))

式中，A与半波数n取值有关，一般n超过5后舞动幅值不构成威胁，因此计算n分别为1到4的舞动幅值；由于实测舞动幅值不超过12米，因此如果最大舞动幅值大于12米则取最大舞动幅值为12米，如果最大舞动幅值小于则直接取最大值作为最大舞动幅值A_max。

优选的，所述步骤S3进行最大动荷载和最小电气间隙计算，具体是指：

所述最大动荷载包括最大垂直荷载F_vmax和最大水平荷载F_max，其中，

F_vmax＝max(F_v(t))

F_max＝max(F_h(t))

最小电气间隙包括相对相最小电气间隙和相对地线最小电气间隙，其中，相对相最小电气间隙D_p-pmin和相对地线最小电气间隙D_p-gmin分别通过下式求出：

D_p-pmin＝D_p-p-2A_max

D_p-gmin＝D_p-g-A_max

式中，D_p-p为垂直相间距离，D_p-g为垂直相对地线距离。

优选的，所述步骤S4中悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数包括绝缘子的机电破坏荷载F_I及其安全系数S_fI、金具的机械强度F_H及其安全系数S_fH、导线的计算拉断力F_C及其安全系数S_fC、导线自重m、导线设计覆冰厚度h_m和杆塔垂直档距l_V；

所述步骤S4中进行的设计荷载计算包括设计垂直荷载计算和设计水平荷载计算；其中，设计垂直荷载计算为

F_v0＝min(F_T0，F_I0，F_H0)

F_T0＝n₁γ_ml_V

F_I0＝F_I/S_fI

F_H0＝F_H/S_fH

式中，n₁为导线分裂数，γ_m为设计冰厚下的导线单位长度荷载，γ_m利用m和h_m计算得到；

设计水平荷载计算为

F_h0＝F_C/S_fC

设计电气间隙包括相对相最小设计电气间隙和相对地线最小设计电气间隙，所述相对相最小设计电气间隙具体是指不发生放电的相间导线最小空气间隙d_p-p，所述相对地线最小设计电气间隙是指不发生放电的相对地线的最小空气间隙d_p-g。

优选的，所述步骤S5中将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，具体是指：

a、当最大垂直荷载超过或等于设计垂直荷载，或者最大水平荷载超过或等于设计水平荷载，即发出舞动过载预警信号；

b、当相对相最小电气间隙小于或等于相对相最小设计电气间隙，或者相对地线最小电气间隙小于或等于相对地线最小设计电气间隙，即发出舞动幅值超标预警信号。

优选的，所述导线的类型为钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。

优选的，所述金具为线夹。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

第一、提供了一种合理的动态荷载采集方式：本发明提出根据舞动频率采集动态荷载数据，满足在线监测系统能耗低的要求，解决了无依据采集和持续较长时间采集方式耗能高的问题。

第二、提高准确性，有效避免事故，提高线路安全：本发明提供的一种架空输电线路舞动预警方法，提出了基于导线舞动荷载变化估计导线舞动幅值的实现方式，提出了具体的力学和电气方面的导线舞动故障预警实现方式，保证输电线路安全。

附图说明

图1是实施例1中的导线舞动的动态荷载测量示意图；

图2是实施例2中的导线舞动的动态荷载测量示意图；

图3是实施例1和2的架空输电线路舞动预警方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1，本发明实施例1中包括导线振动传感器1、导线拉力传感器2、绝缘子串拉力传感器3、悬垂绝缘子串及金具4、架空输电线路导线5、直线塔6。所述金具为线夹。

采用本实施例一种架空输电线路舞动预警方法，包括以下步骤：

步骤S1，监测覆冰导线动态荷载变化情况：

当线路等效覆冰厚度h＞0时，用导线振动传感器1测量导线舞动频率v，舞动周期时间T＝1/v，同时用导线拉力传感器2和绝缘子串拉力传感器3连续测量至少一个周期T内的水平荷载F_h(t)和垂直荷载F_v(t)数据。

其中线路等效覆冰厚度h可以通过现有监测技术计算，导线振动传感器1固定在导线上，导线拉力传感器2及绝缘子串拉力传感器3可以是电阻应变式传感器或光纤光栅应变传感器；导线拉力传感器2固定在导线表面，用于测量线路水平荷载F_h(t)变化数据；绝缘子串拉力传感器3安装在绝缘子串上端，用于测量线路垂直荷载F_v(t)变化数据。

步骤S2，根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A：

舞动前覆冰导线静位移f_s(x)为

f_s(x)＝xtanβ-γx(l-x)/(2F₀cosβ)

式中，γ为覆冰导线单位长度荷载，β为高差角，l为档距，F₀为覆冰导线静态水平荷载，即水平张力。

F₀通过下式求出：

$F_0=\sqrt{\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^3\cos \mathrm{\β}}{24(S_s-l/\cos \mathrm{\β})}}$

式中，S_s为覆冰导线静态线长，S_s通过下式计算：

$S_s={\∫}_0^l\sqrt{1+[\frac{{\mathrm{df}}_s\left(x\right)}{\mathrm{dx}}{]}^2}\mathrm{dx}$

稳定的导线舞动形状近似为简谐波，则导线舞动位移f_g(x，t)为

f_g(x，t)＝A sin(nπx/l)sinwt

式中，A为导线舞动幅值，n为舞动半波数，w为舞动角频率，w＝2πv；

则舞动导线的位移f(x，t)为

f(x，t)＝f_s(x)+f_g(x，t)

导线舞动线长S_g为

$S_g={\∫}_0^l\sqrt{1+{\left[\frac{{\∂f}_g(x,t)}{\∂x}\right]}^2}\mathrm{dx}$

舞动时，固定在导线表面的导线拉力传感器2所测水平荷载F_h(t)与覆冰导线静态水平荷载F₀满足胡克定律

F_h(t)-F₀＝ΔF＝kΔS/S_s＝k(S_g-S_s)/S_s

式中，k＝EA_r，E为导线综合弹性模量，A_r为导线横截面积。

将线长计算公式代入上式，得到

①n为偶数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)

②n为奇数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)-2γklAsinwt/(nπF₀cosβ)

    ＝n²π²kA²sin²wt/(4l)-16dkAsinwt/(nπl)

式中，d为线路弧垂。

显然在上述两式中，导线水平荷载最大时与舞动幅值A和半波数n有关，此时可通过导线水平荷载最大值F_max计算出导线舞动幅值A

F_max＝max(F_h(t))

式中，A与半波数n取值有关，一般n超过5后舞动幅值不构成威胁，因此计算n分别为1到4的舞动幅值。由于实测舞动幅值不超过12米，因此如果最大舞动幅值大于12米则取最大舞动幅值为12米，如果小于则直接取最大值作为最大舞动幅值A_max。

步骤S3，进行输电线路舞动预警，如图3所示，根据悬垂绝缘子串及金具4、架空输电线路导线5和直线塔6的设计参数，进行设计荷载计算和设计电气间隙计算；根据导线舞动的荷载测量和幅值估算数据，进行最大动荷载和最小电气间隙计算；当最大动荷载超过设计荷载或最小电气间隙小于设计电气间隙时即发出预警信息。

所述步骤S3包括以下步骤：

S3.1进行最大动荷载和最小电气间隙计算：

所述步骤S3中最大动荷载包括最大垂直荷载F_vmax和最大水平荷载F_max，其中，

F_vmax＝max(F_v(t))

F_max＝max(F_h(t))

最小电气间隙包括相对相最小电气间隙和相对地线最小电气间隙，其中，相对相最小电气间隙D_p-pmin和相对地线最小电气间隙D_p-gmin分别为

D_p-pmin＝D_p-p-2A_max

D_p-gmin＝D_p-g-A_max

式中，D_p-p为垂直相间距离，D_p-g为垂直相对地线距离。

S3.1进行设计荷载计算和设计电气间隙计算：

所述步骤S3中悬垂绝缘子串及金具4、架空输电线路导线5和直线塔6的设计参数，具体包括绝缘子的机电破坏荷载F_I及其安全系数S_fI、金具的机械强度F_H及其安全系数S_fH、导线的计算拉断力F_C及其安全系数S_fC、导线自重m、导线设计覆冰厚度h_m和杆塔垂直档距l_V。

进行的设计荷载计算包括设计垂直荷载计算和设计水平荷载计算；其中，设计垂直荷载计算为

F_v0＝min(F_T0，F_I0，F_H0)

F_T0＝n₁γ_ml_V

F_I0＝F_I/S_fI

F_H0＝F_H/S_fH

式中，n₁为导线分裂数，γ_m为设计冰厚下的导线单位长度荷载，γ_m利用m和h_m计算得到；

设计水平荷载计算为

F_h0＝F_C/S_fC

设计电气间隙包括相对相最小设计电气间隙和相对地线最小设计电气间隙，所述相对相最小设计电气间隙具体是指不发生放电的相间导线最小空气间隙d_p-p，所述相对地线最小设计电气间隙是指不发生放电的相对地线的最小空气间隙d_p-g；

S3.3根据最大动荷载或最小电气间隙进行预警判断：

当F_vmax≥F_v0，或者F_max≥F_h0，则发出舞动过载预警信号；

当D_p-pmin≤d_p-p，或者D_p-gmin≤d_p-g，则发出舞动幅值超标预警信号。

实施例2

本发明可在同一档内的直线塔和耐张塔安装拉力传感器实施，参见图2，本发明实施例2中包括导线振动传感器1、导线拉力传感器2、绝缘子串拉力传感器3、绝缘子串及金具4、架空输电线路5、直线塔6、耐张塔13。

采用实施例2一种架空输电线路舞动预警方法，包括以下步骤：

步骤S1，监测覆冰导线动态荷载变化情况：

当线路等效覆冰厚度h＞0时，用导线振动传感器1测量导线舞动频率v，舞动周期时间T＝1/v，同时用导线拉力传感器2和绝缘子串拉力传感器3连续测量至少一个周期T内的水平荷载F_h(t)和垂直荷载F_v(t)数据。

其中线路等效覆冰厚度h可以通过现有监测技术计算，导线振动传感器1固定在导线上，导线拉力传感器2及绝缘子串拉力传感器3可以是电阻应变式传感器或光纤光栅应变传感器，导线拉力传感器2固定在导线表面，用于测量线路水平荷载F_h(t)变化数据；绝缘子串拉力传感器3安装在绝缘子串上端，用于测量线路垂直荷载F_v(t)变化数据。

步骤S2，根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A：

舞动前覆冰导线静位移f_s(x)为

f_s(x)＝xtanβ-γx(l-x)/(2F₀cosβ)

式中，γ为覆冰导线单位长度荷载，β为高差角，l为档距，F₀为覆冰导线静态水平荷载，即水平张力。

F₀通过下式求出：

$F_0=\sqrt{\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^3\cos \mathrm{\β}}{24(S_s-l/\cos \mathrm{\β})}}$

式中，S_s为覆冰导线静态线长，S_s通过下式计算：

$S_s={\∫}_0^l\sqrt{1+[\frac{{\mathrm{df}}_s\left(x\right)}{\mathrm{dx}}{]}^2}\mathrm{dx}$

稳定的导线舞动形状近似为简谐波，则导线舞动位移f_g(x，t)为

f_g(x，t)＝Asin(nπx/l)sinwt

式中，A为导线舞动幅值，n为舞动半波数，w为舞动角频率，w＝2πv；

则舞动导线的位移f(x，t)为

f(x，t)＝f_s(x)+f_g(x，t)

导线舞动线长S_g为

$S_g={\∫}_0^l\sqrt{1+{\left[\frac{{\∂f}_g(x,t)}{\∂x}\right]}^2}\mathrm{dx}$

舞动时，固定在导线表面的导线拉力传感器2所测水平荷载F_h(t)与覆冰导线静态水平荷载F₀满足胡克定律

F_h(t)-F₀＝ΔF＝kΔS/S_s＝k(S_g-S_s)/S_s

式中，k＝EA_r，E为导线综合弹性模量，A_r为导线横截面积。

将线长计算公式代入上式，得到

①n为偶数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)

②n为奇数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)-2γklAsinwt/(nπF₀cosβ)

            ＝n²π²kA²sin²wt/(4l)-16dkAsinwt/(nπl)

式中，d为线路弧垂。

显然在上述两式中，导线水平荷载最大时与舞动幅值A和半波数n有关，此时可通过导线水平荷载最大值计算出导线舞动幅值A

F_max＝max(F_h(t))

式中，A与半波数n取值有关，一般n超过5后舞动幅值不构成威胁，因此计算n分别为1到4的舞动幅值。由于实测舞动幅值不超过12米，因此如果最大舞动幅值大于12米则取最大舞动幅值为12米，如果小于则直接取最大值作为最大舞动幅值A_max。

步骤S3，进行输电线路舞动预警，如图3所示，根据悬垂绝缘子串及金具4、架空输电线路导线5和直线塔6的设计参数，进行设计荷载计算和设计电气间隙计算；根据导线舞动的荷载测量和幅值估算数据，进行最大动荷载和最小电气间隙计算；当最大动荷载超过设计荷载或最小电气间隙小于设计电气间隙时即发出预警信息。

所述步骤S3具体包括：

S3.1进行最大动荷载和最小电气间隙计算：

所述最大动荷载包括最大垂直荷载F_vmax和最大水平荷载F_max。其中，

F_vmax＝max(F_v(t))

F_max＝max(F_h(t))

最小电气间隙包括相对相和相对地线最小电气间隙，其中，相对相最小电气间隙D_p-pmin和相对地线最小电气间隙D_p-gmin分别为

D_p-pmin＝D_p-p-2A_max

D_p-gmin＝D_p-g-A_max

式中，D_p-p为垂直相间距离，D_p-g为垂直相对地线距离。

S3.2进行设计荷载计算和设计电气间隙计算：

所述步骤S3中悬垂绝缘子串及金具4、架空输电线路导线5和直线塔6的设计参数，具体包括绝缘子的机电破坏荷载F_I及其安全系数S_fI、金具的机械强度F_H及其安全系数S_fH、导线的计算拉断力F_C及其安全系数S_fC、导线自重m、导线设计覆冰厚度h_m和杆塔垂直档距l_V。

进行的设计荷载计算包括设计垂直荷载计算和设计水平荷载计算；其中，设计垂直荷载计算为

F_v0＝min(F_T0，F_I0，F_H0)

F_T0＝n₁γ_ml_V

F_I0＝F_I/S_fI

F_H0＝F_H/S_fH

式中，n₁为导线分裂数，γ_m为设计冰厚下的导线单位长度荷载，γ_m利用m和h_m计算得到；

设计水平荷载为

F_h0＝min(F_C0，F_I0，F_H0)

F_C0＝F_C/S_fC

设计电气间隙包括相对相最小设计电气间隙和相对地线最小设计电气间隙，所述相对相最小设计电气间隙具体是指不发生放电的相间导线最小空气间隙d_p-p，所述相对地线最小设计电气间隙是指不发生放电的相对地线的最小空气间隙d_p-g；

S3.3根据最大动荷载或最小电气间隙进行预警判断：

所述步骤S3中，当F_vmax≥F_v0，或者F_max≥F_h0，发出舞动过载预警信号；

当D_p-pmin≤d_p-p，或者D_p-gmin≤d_p-g，发出舞动幅值超标预警信号。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各个步骤或各模块可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置或分布在多个计算装置所组成的网络上，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或将它们分别制作成各个集成电路模块，或将它们中的多个步骤或模块制成单个集成电路模块来实现。因此，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、监测覆冰导线动态荷载变化情况，测量至少一个周期内的垂直荷载和水平荷载数据；

S2、根据水平动态荷载变化估算出导线舞动幅值A；

S3、根据步骤S1中的导线舞动的动态荷载测量和步骤S2中的导线舞动幅值A，进行最大动荷载和最小电气间隙计算；

S4、根据悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数，进行设计荷载计算和设计电气间隙计算；

S5、将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，返回步骤S1。

2.根据权利要求1所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S1具体是指：

当线路等效覆冰厚度h＞0时，将导线振动传感器固定在导线上，通过导线振动传感器测量导线舞动频率v，则舞动周期时间T＝1/v；

将导线拉力传感器固定在导线表面，通过导线拉力传感器连续测量至少一个周期T内的线路水平荷载F_h(t)变化数据；

将绝缘子串拉力传感器安装在绝缘子串上端，通过绝缘子串拉力传感器连续测量至少一个周期T内的线路垂直荷载F_v(t)变化数据。

3.根据权利要求2所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述导线拉力传感器和绝缘子串拉力传感器是电阻应变式传感器或光纤光栅应变传感器。

4.根据权利要求2所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述S2具体包括以下步骤：

S2.1计算覆冰导线静态线长S_s：

通过下述求出舞动前覆冰导线静位移f_s(x)：

f_s(x)＝xtanβ-γx(l-x)/(2F₀cosβ)

式中，γ为覆冰导线单位长度荷载，β为高差角，l为档距，F₀为覆冰导线静态水平荷载；

通过下式求出F₀：

$F_0=\sqrt{\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^3\cos \mathrm{\β}}{24(S_s-l/\cos \mathrm{\β})}}$

式中，S_s为覆冰导线静态线长，S_s通过下式计算：

$S_s={\∫}_0^l\sqrt{1+[\frac{{\mathrm{df}}_s\left(x\right)}{\mathrm{dx}}{]}^2}\mathrm{dx}$

S2.2计算导线舞动线长S_g：

导线舞动位移f_g(x，t)通过下式求取：

f_g(x，t)＝A sin(nπx/l)sinwt

式中，A为导线舞动幅值，n为舞动半波数，w为舞动角频率，w＝2πv；

则舞动导线的位移f(x，t)为

f(x，t)＝f_s(x)+f_g(x，t)

导线舞动线长S_g为

$S_g={\∫}_0^l\sqrt{1+{\left[\frac{{\∂f}_g(x,t)}{\∂x}\right]}^2}\mathrm{dx}$

S2.3求出最大舞动幅值A_max：

舞动时，固定在导线表面的导线拉力传感器所测水平荷载F_h(t)与覆冰导线静态水平荷载F₀满足胡克定律

F_h(t)-F₀＝ΔF＝kΔS/S_s＝k(S_g-S_s)/S_s

式中，k＝EA_r，E为导线综合弹性模量，A_r为导线横截面积；

将线长计算公式代入上式，得：

①n为偶数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)

②n为奇数时F_h(t)-F₀≈n²π²kA²sin²wt/(4l)-2γklAsinwt/(nπF₀cosβ)

           ＝n²π²kA²sin²wt/(4l)-16dkAsinwt/(nπl)

式中，d为线路弧垂；

通过导线水平荷载最大值计算出导线舞动幅值A

F_max＝max(F_h(t))

式中，计算n分别为1到4的舞动幅值A，如果最大舞动幅值大于12米则取最大舞动幅值A_max为12米，如果最大舞动幅值小于则直接取最大值作为最大舞动幅值A_max。

5.根据权利要求4所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S3进行最大动荷载和最小电气间隙计算，具体是指：

所述最大动荷载包括最大垂直荷载F_vmax和最大水平荷载F_max，其中，

F_vmax＝max(F_v(t))

F_max＝max(F_h(t))

最小电气间隙包括相对相最小电气间隙和相对地线最小电气间隙，其中，相对相最小电气间隙D_p-pmin和相对地线最小电气间隙D_p-gmin分别通过下式求出：

D_p-pmin＝D_p-p-2A_max

D_p-gmin＝D_p-g-A_max

式中，D_p-p为垂直相间距离，D_p-g为垂直相对地线距离。

6.根据权利要求5所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S4中悬垂绝缘子串及金具、架空输电线路导线和直线塔的设计参数包括绝缘子的机电破坏荷载F_I及其安全系数S_fI、金具的机械强度F_H及其安全系数S_fH、导线的计算拉断力F_C及其安全系数S_fC、导线自重m、导线设计覆冰厚度h_m和杆塔垂直档距l_V；

所述步骤S4中进行的设计荷载计算包括设计垂直荷载计算和设计水平荷载计算；其中，设计垂直荷载计算为

F_v0＝min(F_T0，F_I0，F_H0)

F_T0＝n₁γ_ml_V

F_I0＝F_I/S_fI

F_H0＝F_H/S_fH

式中，n₁为导线分裂数，γ_m为设计冰厚下的导线单位长度荷载，γ_m利用m和h_m计算得到；

设计水平荷载计算为

F_h0＝F_C/S_fC

设计电气间隙包括相对相最小设计电气间隙和相对地线最小设计电气间隙，所述相对相最小设计电气间隙具体是指不发生放电的相间导线最小空气间隙d_p-p，所述相对地线最小设计电气间隙是指不发生放电的相对地线的最小空气间隙d_p-g。

7.根据权利要求6所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述步骤S5中将步骤S3中最大动荷载与步骤S4中设计荷载进行比较，或者将步骤S3中的最小电气间隙与步骤S4中的设计电气间隙进行比较，进行预警判断，具体是指：

a、当最大垂直荷载超过或等于设计垂直荷载，或者最大水平荷载超过或等于设计水平荷载，即发出舞动过载预警信号；

b、当相对相最小电气间隙小于或等于相对相最小设计电气间隙，或者相对地线最小电气间隙小于或等于相对地线最小设计电气间隙，即发出舞动幅值超标预警信号。

8.根据权利要求1所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述导线的类型为钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。

9.根据权利要求1所述一种架空输电线路舞动预警方法，其特征在于，所述金具为线夹。

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