CN110378066A - 一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，它包括：计算出覆冰期历史拉力平均值；计算出考虑线路设计冰厚条件下的已知导线设计垂直比载和水平应力；计算出非覆冰期间导线合力；根据导线合力和历史拉力平均值，计算出覆冰监测系统拉力测量值修正系数；计算出杆塔高差系数；建立线路不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型；根据拉力测量值修正系数，对覆冰期间监测系统拉力测量值进行修正，并与通过导线合力理论值计算模型得到的导线合力理论值进行匹配得到线路覆冰厚度；解决现有技术缺乏对耐张塔输电线路覆冰厚度计算研究；以及不同覆冰条件下线路垂直荷载、水平应力、垂直档距因素对覆冰厚度的影响导致精度低等问题。

Description

一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法

技术领域

本发明属于电力输电线路覆冰计算领域；尤其涉及一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法。

背景技术

近年来，受到全球变暖因素的影响，引起我国北方寒流与南方暖湿气流相对强度发生变化，东西向准静止锋发生移动，导致广东北部、广西、云南、贵州冬季输电线路冬季覆冰愈加频繁与严重，如2008年、2011年、2014年、2017年的低温雪凝冰冻天气过程给南方电网输电线路造成了不同程度的损害，同时随着社会经济的快速发展，架空线路通道资源越来越受到限制，输电线路更多地走向高山、无人区等环境恶劣地带，这些都给电网公司的抗冰保电工作带来巨大的风险。

自2008年冰灾后，南方电网公司确定了“避、抗、融、改、防”的防冰工作总体思路，大力开展线路加固、配置直流融冰装置、建设覆冰监测系统，根据近些年发生大范围冰灾资料表明，现有覆冰监测系统覆冰厚度计算模型与实际情况相差较大，不能满足电网防冰抗冰实际需求。

专利-一种输电线路等值覆冰厚度计算方法(CN 107228646A)利用覆冰监测终端历史拉力数据，综合考虑导线垂直档距、垂直荷载变化特征，建立了输电线路等值覆冰厚度相对值计算模型。但该计算模型仅仅适用于对直线塔线路覆冰厚度计算，同样专利-输电线路覆冰测量装置(CN 206002082 U),采用称重法计算线路等值覆冰厚度，也仅仅适用于直线塔情况。专利-输电线路精细化覆冰模型建立方法(CN 105631115 A),根据线路位置处气象信息的变化情况，依据标准冰厚计算方法，计算出不同覆冰类型下线路覆冰厚度，该方法仅适用于一定条件下的理论研究，对实际的工程应用缺乏科学的指导意义。

综合上述现有技术发现其只适用于对直线塔线路覆冰进行计算，以及部分技术依据气象数据对覆冰厚度折算理论研究，均具有一定的局限性，并不适用于耐张塔输电线路覆冰厚度的测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，以解决现有技术发现其只适用于对直线塔线路覆冰进行计算，以及部分技术依据气象数据对覆冰厚度折算理论研究，均具有一定的局限性，并不适用于耐张塔输电线路覆冰厚度的测量等技术问题。

本发明技术方案：

一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，它包括：

步骤1、提取非覆冰期间覆冰监测系统历史拉力测量值数据，并计算出覆冰期历史拉力平均值；

步骤2、计算出考虑线路设计冰厚条件下的已知导线设计垂直比载和水平应力；

步骤3、根据步骤2中计算出的已知导线设计垂直比载和水平应力，计算出非覆冰期间导线合力；

步骤4、根据步骤3中计算出的导线合力，结合步骤1中历史拉力平均值，计算出覆冰监测系统拉力测量值修正系数；

步骤5、计算出杆塔高差系数；

步骤6、建立线路不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型；

步骤7、根据步骤4中计算出的拉力测量值修正系数，对覆冰期间监测系统拉力测量值进行修正，并与通过导线合力理论值计算模型得到的导线合力理论值进行匹配，输出拉力修正值与合力理论值最接近时所对应的线路覆冰厚度。

步骤3所述非覆冰期间导线合力计算公式为：

式中：n为导线分裂数，G为导线垂直比载，Lg为导线水平应力。

步骤4所述覆冰监测系统拉力测量值修正系数计算公式为：

a＝Fwb-Fjc

式中：Fwb为非覆冰期间导线合力，Fjc为无覆冰时的历史拉力平均值。

步骤5所述杆塔高差系数计算公式为：

ar＝(XLv-L)G/Lg

式中：XLv为线路设计垂直档距，L为线路设计水平档距。

步骤6所述不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型表达式为：

XLv_i＝L+(σ_i/γ_i)·ar

Gy_i＝XLv_i·γ_i+G1

式中：XLv_i为不同覆冰厚度条件下垂直档距变量，σ_i为不同覆冰厚度条件下导线水平应力变量，γ_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，G1为绝缘子串与串上覆冰总重力，Gy_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，n为导线分裂数；Fb_i为不同覆冰厚度条件下导线合力理论值。

步骤7所述对覆冰期间监测系统拉力测量值进行修正的计算公式为：

Fi＝a+Fj

式中：Fj为覆冰期间监测系统拉力测量值，Fi为拉力修正值；a为覆冰监测系统拉力测量值修正系数。

本发明的有益效果：

本发明依据耐张塔线路覆冰厚度理论值，对耐张塔覆冰监测终端拉力测量值进行修订，保证了原始数据的准确性；本发明考虑了耐张塔原始线路设计冰厚、垂直档距、垂直荷载、水平应力因素随覆冰厚度变化对覆冰厚度计算的影响，所建立耐张塔输电线路覆冰计算模型精确度较高；考虑了耐张塔综合考虑垂直荷载和水平应力变化情况，提高了覆冰计算精确度；解决现有技术缺乏对耐张塔输电线路覆冰厚度计算研究；该方法克服现有耐张塔覆冰监测系统覆冰厚度算法忽略线路初始设计冰厚，以及不同覆冰条件下线路垂直荷载、水平应力、垂直档距因素对覆冰厚度的影响导致精度低等问题。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

具体实施方式

一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，它包括：

步骤1、提取非覆冰期间覆冰监测系统历史拉力测量值数据，并计算出非冰期历史拉力平均值；

步骤2、计算出考虑线路设计冰厚条件下的已知导线设计垂直比载、水平应力；

步骤3、根据步骤2中计算出已知导线垂直比载、水平应力，计算出导线合力；

步骤4、根据步骤3中计算出的导线合力，结合步骤1中历史拉力平均值，计算出覆冰监测系统拉力测量值修正系数；

步骤5、计算出杆塔高差系数；

步骤6、建立线路不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型；

步骤7、根据步骤4中计算出的拉力测量值修正系数，对覆冰期间监测系统拉力测量值进行修正，并与步骤6中导线合力理论值进行匹配，输出拉力修正值与合力理论值最接近时所对应的线路覆冰厚度。

步骤3所述非覆冰期间导线合力计算公式为：

式中：n为导线分裂数，G为导线垂直比载，Lg为导线水平应力。

步骤4所述覆冰监测系统拉力测量值修正系数计算公式为：

a＝Fwb-Fjc

式中：Fwb为导线状态方程计算出线路无覆冰时的合力值，Fjc为无覆冰时的历史拉力平均值。

步骤5所述杆塔高差系数计算公式为：

ar＝(XLv-L)G/Lg

式中：XLv为线路设计垂直档距，L为线路设计水平档距。

步骤6所述不同覆冰厚度条件下导线合力理论值Fb_i计算公式为：

步骤6所述不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型表达式为：

XLv_i＝L+(σ_i/γ_i)·ar

Gy_i＝XLv_i·γ_i+G1

式中：XLv_i为不同覆冰厚度条件下垂直档距变量，σ_i为不同覆冰厚度条件下导线水平应力变量，γ_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，G1为绝缘子串与串上覆冰总重力，Gy_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，n为导线分裂数；Fb_i为不同覆冰厚度条件下导线合力理论值。

式中：XLv_i为不同覆冰厚度条件下垂直档距变量，σ_i为不同覆冰厚度条件下导线水平应力变量，γ_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，G1为绝缘子串与串上覆冰总重力，Gy_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，n为导线分裂数。

步骤7所述对覆冰监测系统拉力值进行修正计算公式为：

Fi＝a+Fj

式中：Fj为覆冰期间监测系统拉力测量值，Fi为拉力修正值。

下面对本发明技术方案进行进一步说明：如图1所示，本发明的一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算流程：(1)首先设置导线覆冰厚度数组(d＝0-60mm),并设置计算步长为Δd，本专利中Δd＝0.1mm；(2)通设置的覆冰厚度数组(d＝0-60mm)，计算出导线的垂直比载γ_i、水平应力σ_i、垂直档距XLv_i，最后计算出导线覆冰合力理论值Fb_i；(3)当导线覆冰0mm时，根据计算出的合力值Fwb，以及根据无覆冰时的历史拉力平均值Fjc，计算出监测系统拉力测量值修正系数；(4)根据冰期修正后的监测系统拉力值数据Fi，采用匹配算法，搜索出拉力修正值Fi与合力理论值Fb_i最接近时，输出耐张塔输电线路覆冰厚度d。

Claims (6)

1.一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，它包括：

步骤1、提取非覆冰期间覆冰监测系统历史拉力测量值数据，并计算出覆冰期历史拉力平均值；

步骤2、计算出考虑线路设计冰厚条件下的已知导线设计垂直比载和水平应力；

步骤3、根据步骤2中计算出的已知导线设计垂直比载和水平应力，计算出非覆冰期间导线合力；

步骤4、根据步骤3中计算出的导线合力，结合步骤1中历史拉力平均值，计算出覆冰监测系统拉力测量值修正系数；

步骤5、计算出杆塔高差系数；

步骤6、建立线路不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型；

步骤7、根据步骤4中计算出的拉力测量值修正系数，对覆冰期间监测系统拉力测量值进行修正，并与通过导线合力理论值计算模型得到的导线合力理论值进行匹配，输出拉力修正值与合力理论值最接近时所对应的线路覆冰厚度。

2.根据权利要求1所述的一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，其特征在于：步骤3所述非覆冰期间导线合力计算公式为：

式中：n为导线分裂数，G为导线垂直比载，Lg为导线水平应力。

3.根据权利要求1所述的一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，其特征在于：步骤4所述覆冰监测系统拉力测量值修正系数计算公式为：

a＝Fwb-Fjc

式中：Fwb为非覆冰期间导线合力，Fjc为无覆冰时的历史拉力平均值。

4.根据权利要求1所述的一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，其特征在于：步骤5所述杆塔高差系数计算公式为：

ar＝(XLv-L)G/Lg

式中：XLv为线路设计垂直档距，L为线路设计水平档距。

5.根据权利要求1所述的一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，其特征在于：步骤6所述不同覆冰厚度条件下导线合力理论值计算模型表达式为：

XL v_i＝L+(σ_i/γ_i)·ar

Gy_i＝XL v_i·γ_i+G1

式中：XLv_i为不同覆冰厚度条件下垂直档距变量，σ_i为不同覆冰厚度条件下导线水平应力变量，γ_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，G1为绝缘子串与串上覆冰总重力，Gy_i为不同覆冰厚度条件下导线垂直荷载变量，n为导线分裂数；Fb_i为不同覆冰厚度条件下导线合力理论值。

6.根据权利要求1所述的一种耐张塔输电线路覆冰厚度计算方法，其特征在于：步骤7所述对覆冰期间监测系统拉力测量值进行修正的计算公式为：

Fi＝a+Fj

式中：Fj为覆冰期间监测系统拉力测量值，Fi为拉力修正值；a为覆冰监测系统拉力测量值修正系数。