输电线路覆冰在线监测系统的研究现状

合集下载

输电线路导线覆冰的国内外研究现状

输电线路导线覆冰的国内外研究现状摘要：架空线路是把发电厂变电站及用电设备连接起来，起着输送、分配电能的作用，因此架空线路是电力网的重要组成部分。

由于其暴露在野外，长期受到风吹日晒、严冬酷暑、污秽侵袭、雷电冲击及外部环境的影响，随时可能导致线路故障，影响安全用电。

严重时将会导致大面积停电事故。

架空配电线路点多、面广、线长，运行环境差，绝缘水平低，外界因素的作用和气候的干变万化易对线路的安全运行造成影响。

本文分析了国内外线路覆冰问题的现状，并提出了相关的解决方案。

关键词：输电线路；覆冰；国内外研究状况1覆冰问题形成原因以及影响因素1.1物理过程分析了解高压输电线路覆冰情况，会发现温度、湿度、风速是其中的关键因素。

当三者达到标准之后，就会在线路上出现覆冰问题。

调查研究表明，气温在0℃以下，且空气之中的水分含量高于80%，且风速要大于1m/s，符合覆冰的情况。

在冬季或者春季，气温相对较低，其风速较快，如果遇到小雨、大雾等气候，水滴量大，且周围气温较高，那么水滴散发的速度就相对较低，在输电线路周围可能会出现雨凇问题。

在降雨之后，气温突然下降，或者雨雪天气交加，那么雪水和冻雨，就会粘在雨凇表面，而且厚度也明显增加。

在形成过程中多次出现晴冷的情形，出现混合凇，提升了线路覆冰的概率。

1.2影响因素在大气环境之中，水分在0℃基本就会出现冷却的情形，被冷却水包裹的输电线路，如果与其他冷却水滴粘结，或者与其他冷却水滴相互碰撞，就会导致线路表面覆冰。

在同一地区，海拔的高低也会影响覆冰的速度。

如果高压线路的海拔较高，那么在水分、温度的影响之下，出现覆冰问题的概率增加。

如果是海拔较低的区域，那么覆冰的概率相对较低。

在每个地区，都会出现一个特定的起始结冰的高度，这便是凝结高度。

在输电线路之中，输电导线出现覆冰的问题，还会受制于山脉的走向、风口等条件。

输电导线覆冰量的大小，与电场的强度有密切联系。

如果电场强度较小，出现电场强度增发的情形，那么导线覆冰量明显提升，电场强度增大，不带电的覆冰量相对于带电导线覆冰量也会比较大。

输电线路覆冰研究的现状分析

输电线路覆冰研究的现状分析摘要：“西电东送”是我国电力发展“十三五”规划的重要规划之一，覆冰危害是寒冷季节造成电网输电线路故障的主要原因之一。

本文通过分析我国线路覆冰的现状、危害以及形成原因，总结了线路覆冰对我国电网造成的影响，并通过分析国内外的覆冰研究现状，对于机械除冰法、短路与热力除冰法及它们的适用条件进行了总结。

关键词：架空线路；覆冰；在线监测；除冰“西电东送”是我国电力发展“十三五”规划的重要规划之一。

在“西电东送”过程中，架空线路要经过复杂的地理、气象环境。

而随着超高压、特高压电路的快速建设，对电网应对自然灾害的能力提出了更高的要求。

从全球范围来看，最早记录架空线路覆冰事故是在1932年；对于我国来说，最早记录架空线路覆冰事故是在1954年。

关于架空线路覆冰的问题，人们感受最深的一次恐怕就是2008年初的雨雪冰冻灾害。

此次自然灾害是我国有气象记录以来最为严重的一次雨雪冰冻灾害，使得云南、贵州、湖南、浙江等省的输电线路长时间大面积的瘫痪，给国民经济和人民生活带来了巨大的损失和不便。

随着全球环境的不断恶化，极端气象天气也不断增多，架空线路覆冰问题会更加频繁。

对于架空线路覆冰问题的研究，主要存在于以下方面：①对不同地段、不同线路，覆冰成因的不同和对电网的不同影响的研究；②对于架空线路覆冰监测的研究；③覆冰线路除冰方法的研究。

只有正确认识架空线路覆冰的成因，做好监控，用恰当的方式及时除冰，才能减小对生产、生活的影响。

1架空线路覆冰的成因与对电网的影响1.1架空线路覆冰的成因架空导线覆冰的形成原因是由多种条件决定的，主要有气象条件、地理条件、海拔高度、导线悬挂高度、导线直径、风向和风速、电场强度等[1]。

气象条件对架空线路覆冰的影响主要是由线路经过地的环境温度、空气湿度以及风向风速等因素综合造成的。

架空线路覆冰问题并非偶然事件，在我国很多地方每年冬天都会发生架空线路覆冰问题。

但是不同地区、地形上架空线路覆冰的类型不太相同，具体来说可分为雨凇、雾凇、混合凇、湿雪4种。

输电线路覆冰预测的研究现状

输电线路覆冰预测的研究现状秦坤【摘要】Firstly, the development status of icing prediction of transmission lines is overviewed, and the existing icing prediction models are summarized.The characteristics of each model are analyzed, and the development trend of icing prediction is analyzed.The combination of local weather forecast with the existing icing prediction model is proposed in this paper,which forms into a unified forecasting and early warning platform and constantly improve the prediction model through practical applications,to make icing prediction play an important role in practical application.%文中首先综述了输电线路覆冰预测研究的发展状况,总结了目前已有的覆冰预测模型,分析了各模型的特点,最后分析了覆冰预测的发展趋势,提出将局部天气预报与已有覆冰预测模型相结合,形成统一的预测、预警平台,通过实际应用不断完善预测模型,使覆冰预测在实际应用中发挥作用.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】3页(P93-94,104)【关键词】输电线路;预测模型;发展趋势【作者】秦坤【作者单位】国网湖北省电力公司秭归县供电公司,湖北秭归 443600【正文语种】中文输电线路覆冰后，增加了电线的垂直比载，在线路设计中，考虑覆冰后增加的垂直荷载，通过提高电线和杆塔的强度来保证覆冰时线路的安全运行，但是气象条件变化无常，加之近年来极端天气的频繁出现，大量运行在基于历史数据设计的线路并不能完全保证安全。

在线监测论文架空输电线路覆冰在线监测研究综述

电气设备在线监测 Electrical Equipment Online Monitoring
.
1
输电线路覆冰在线监测研究综述
Review of Online Monitoring of Ice Coating on Overhead Transmission Line
ABSTRACT: The structure and functions of online monitoring system for ice coating on overhead transmission lines are presented, and the calculation models to monitor ice coating on overhead transmission lines home and abroad are summarized and advantage as well as disadvantage in these methods are pointed out. Combined with shortcomings existing monitoring system for ice coating and models to monitor ice coating, weight method based on static mechanics should be optimized and a dynamic model should be considered; big data should be used to improve the function of warning of monitoring system and advanced functions of system are needed.

覆冰在线监测预警系统研究现状分析

［中图分类号］ＴＭ７１２［文献标志码］Ａ［文章编号］１０００— ３８８６（２０１５）０２— ００６３— ０３
ＡｎＡｎａｌｙｓｉｓＯｎｔｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓＯｆＩｃｉｎｇＯｎｌｉｎｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＥａｒｌｙＷａｒｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ
２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｉｃｉｎｇｏｎ — ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｏｄｅｌｓｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓ，ｃａｒｒｉｅｓｏｕｔａｎａｌｙｔｉｃａｌｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ，ａｎｄｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｉｃｉｎｇｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒＧｒｉｄ．Ｔｈｅｎ。ｉｔｇｉｖｅｓ

全国输电线路覆冰情况调研及事故分析

全国输电线路覆冰情况调研及事故分析近年来，全国不断加强输电线路的建设和维护，但是输电线路发生冰雪灾害的事故频繁发生。

因此，为了对全国输电线路覆冰情况进行调研及事故分析，本文将从输电线路的覆冰现状、输电线路覆冰事故的类型和原因等方面进行分析。

一、输电线路的覆冰现状输电线路的覆冰是指在冰雪严重天气下，由于输电线路上的绝缘子、导线等设备结冰，导致电力传输受到影响的现象。

输电线路的覆冰会使电力传输受到阻碍，导致电网过负荷，最终可能造成事故。

从全国来看，输电线路的覆冰情况有较大的地区差异。

一般来说，高寒地区的输电线路覆冰情况最为严重，因为这些地区的气温低，降雪量大，覆冰量也大；而南方的一些地区，虽然气温较高，但是湿度大，冬季降水量也比较大，输电线路的覆冰现象同样十分突出。

二、输电线路覆冰事故类型及原因输电线路覆冰事故的类型比较多，其中主要包括：1.冰棍事故。

在冰雪严寒的天气中，由于架空线路上的水蒸气遇冷而结冰，会形成大大小小的冰棍，这些冰棍如果不及时处理，就会因为重量过大而将线路拉断，导致输电线路覆冰事故。

2.导线间距发生故障。

输电线路中的导线间距本来就很小，而在冰雪天气下，导线上结冰就会进一步减小导线的间距，使得两条导线之间发生击穿现象，发生短路事故。

3.绝缘子爆裂。

绝缘子在覆冰时可能会受到过大的拉力，形成绝缘子爆裂事故。

1.气候原因。

气温较低、湿度大以及降雪量大都是造成输电线路覆冰的气候原因。

2.设备老化。

由于输电线路经过多年的风吹日晒、雨打雪打以及日常运行等原因，可能导致线路设备老化损坏，从而增加输电线路覆冰的风险。

3.人为原因。

人为因素包括三方面：一是缺乏及时的防冰设施；二是缺少覆冰监测预报机制；三是缺少及时疏通冰棍以及电力设备的构造存在缺陷等。

三、如何减少输电线路覆冰事故的发生？为了减少输电线路覆冰事故的发生，需要从以下几个方面入手：1.加强设备维护。

及时更换老化或損坏的线路设备，提高线路设备的抗寒能力及使用寿命。

[1]输电线路覆冰在线监测及预警技术的国内外研究现状_曹永兴

[ 5] 李峰. 我国电力行业价格管制模型的探讨 [ J ]. 价格月刊, 2006( 11 ) : 5-7. LI Feng. D iscu ssion on th e Price R egu lation M odel of Ch ina
s Pow er Industry[ J] . Prices M onth ly, 2006 ( 11) : 5-7. [ 6] 林海峰, 周浩. 基于绩效的电力企业价格管制 [ J] . 电
方程。
构, 有可能带来结构上的隐患。
倾角弧垂法 [8]
将采集到导线倾角、弧
垂等参数, 结合输电线路状态方程、线路参数
和气象环境参数, 应用专家系统分析导线的覆冰重量和覆冰平均厚度
优点: 原理简单。缺点: 实施比较困难。输电线路的弧垂和倾角受到多种因素的影响, 特别是 500 kV 及以上等级输电线路, 导线的刚度较大, 视作柔索将导致较大的误
输电线路覆冰在线监测及预警技术的国内外研究现状
曹永兴 1, 3, 张昌华2, 3, 黄琦 2, 3, 李辉 2, 3, 薛志航 2, 3
( 1. 四川省电力试验研究院, 成都 610072; 2. 电子科技大学自动化工程学院, 成都 3. 电力系统广域测量与控制四川省重点实验室, 成都 611731)
像的边缘特征来确定覆蔽 [ 2] 。冰类型及厚度。
称重法 [6量垂工容易, 适宜动态和静态直档内导线的质量, 并测量。在国外得到广泛应根据风速、风向、绝缘子用, 国内山西、湖北、四川、
串倾角等数据, 计算出广东等地也有应用 [ 6] 。

华中电网输电线路覆冰在线监测系统运行情况分析

下一步改进完善建议。
［关键词］华中电网；输电线路；覆冰；在线监测
［中图分类号］ＴＭ７５［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００６ — ３９８６（２０１３）０３００ｌ９～ｏ３
ＯｐｅｒａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｃｉｎｇＬｏａｄＯｎ — ｌｉｎｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒ０ｖｅｒｈｅａｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅｓ０ｆＣＣＰＧ
建立了直属输电线路覆冰在线监测系统，为预８年跳闸数据为年初冰灾期间输变电设备累计跳闸次
数［４。
网因覆冰发生倒塔、断线等事故提供可靠依据，在服
务于全网的防冰减灾作中起到积极作用。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｃｉｎｇｌｏａｄｏｎ — ｌｉｎｅｍｏ —
ＳＨＩＴｉａｎ — ｒｕ，ＨＵＤａｎ — ｈｕｉ
（ＨｕｂｅｉＥｌｅｃｔｒｉｃ・Ｐｏｘ￣Ｌ，ｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＷｕｋａｎＨｕｂｅｉ４３００７７，Ｃｈｉｎａ）

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

输电线路覆冰在线监测系统的研究现状
【摘要】输电线路覆冰会影响电网的安全稳定运行，国内外对于输电线路覆冰在线监测进行了很多研究，笔者旨在分析当前输电线路覆冰过程的一些研究模型及国内外覆冰导线状态检测技术的研究现状，根据其应用情况和存在的不足，提出了相应的改进措施。

【关键词】输电线路；覆冰；在线监测
1 输电线路覆冰的原因、分类及危害
1.1 输电线路覆冰的分类与原因
导线覆冰是一种随机发生、不能人为控制的自然现象。

线路覆冰按冻结性质可分为雨淞、混合冻结、雾淞和冻雪等四种，其形成的气象条件各有差别，覆冰形成的密度和厚度还与架空线路的高度、线径、方向、档距及当地的地形和海拔高度均有关系。

一旦空气湿度及温度达到一定条件，借助风力的作用，这些空气中的水滴就会被吹向输电线路，慢慢地就会造成大面积的输电导线覆冰。

1.2 输电线路覆冰的危害
输电线路一旦覆冰，将会产生诸多难以弥补的危害，严重影响人们的正常生产、生活。

（1）造成杆塔损坏甚至折断。

输电线路上的导线覆冰超过一定厚度，会使杆塔压力承载超重，一旦超过临界值，有可能导致杆塔倾斜甚至折断。

（2）导线跳跃，短路跳闸，供电中断。

在输电线路中，有一些导线是垂直排列的，如果下面的输电导线先行脱落覆冰，会引起下层导线跳跃，造成供电系统短路，形成跳闸。

（3）导线下垂，引发接地事故。

一般遭受覆冰灾害时，输电线路不同导线段的覆冰厚度是不同的，这样就会引起导线不同程度的下垂，绝缘子串将会随之倾斜，有可能引发接地事故。

2 输电线路覆冰在线监测系统概述
2.1 输电线路覆冰在线监测技术
在我国，输电线路覆冰情况的检测主要靠人工长途巡查输电导线，这种方式受地理环境、天气状况等因素影响较大，检测效率非常低，而且周期很长。

随着科技的进步，我国开始建设500kV高压输电线路，自2008年春节期间发生冰雪灾害之后，我国开始逐步重视输电线路覆冰监测技术的研究与应用，其手段主要
是从国外引进、借鉴一些先进的技术，由于时间短，自主开发的成熟技术相对较少。

就目前的技术手段而言，覆冰导线的监测产品可分为以下几类：导线应力测量法、倾角- 弧垂法、水平张力-倾角法、测重法、视频图像法等。

有的学者从数据传输、传感器等方面入手，研究了输电线路导线覆冰监测系统，形成了一些覆冰导线在线监测技术的新成果。

2.1.1 视频监测技术
将视频拍摄装置安装在杆塔上，对导线进行拍摄，一旦发现有覆冰现象，就可以利用数据传输将这些数据信息传送到管理后台，再利用一些数学工具进行计算，最终判断导线的覆冰状况。

文献[3]提出了一种基于图像处理的输电线路覆冰监测方法，并详细介绍了其实现方式，该系统通过摄像机采集覆冰图像，进而对图像进行边界检测处理，测量出覆冰厚度，覆冰图像及覆冰厚度通过分组无线电业务（GPRS）无线传输方式发送到监控中心，由监控人员做出相应的处理。

文献[4]讨论了基于小波的图像边缘检测方法在线监测输电线路覆冰厚度的原理，提出了一种新的输电线路导线与绝缘子覆冰厚度的在线监测方法，即通过对安装在高压铁塔上的摄像机和图像采集卡获得的导线与绝缘子覆冰图像进行实时处理，提取其边界轮廓来测量导线与绝缘子上的覆冰厚度。

通过视频监测手段，可以直观地监测到输电线路导线的覆冰情况，操作简便，若覆冰造成摄像头遮挡，会出现无法观测的情况。

2.1.2 测重法
将拉力传感器安装在原来球头挂环的位置，通过测量导线的质量，再结合风的速度和方向以及绝缘子串产生的倾斜角度等各相关因素的参数值，计算出输电导线的覆冰质量，再利用冰的密度（0.9g /cm3 ）换算出相应输电导线上覆冰厚度的数据。

就目前的研究成果而言，测重法在所有的计算模型中是最为准确、可靠的一种算法。

导线覆冰厚度和导线弧垂变化的力学模型，设计了力传感器的安装结构，研发了基于全球移动通信系统（GSM）短信业务（SMS）的输电线路导线覆冰情况的在线实时监测系统，已经证实可以通过安装的分机对风的速度和方向、绝缘子倾斜角度等计算参数进行实时测量，并快速发送至管理监测中心进行处理。

测重法具有非常实用的优点，拉力传感器结构简单，方便施工安装，不仅适用于静态测量，也能够进行动态测量。

测重法的不足之处是，现有的拉力传感器是基于电阻应变片研制而成的，随着工作时间的延长，会有稳定性和可靠性方面的问题。

所以，目前正在研制利用光纤传感的拉力传感器。

2.1.3 水平张力-倾角法
水平张力- 倾角法是根据输电线路的状态方程，利用传感器传送过来的绝缘子串轴向张力、悬挂点倾角等数据计算输电线路导线覆冰质量的方法。

、
2.1.4 倾角-弧垂法
倾角- 弧垂法同样是利用了输电线路的状态方程，并结合一些气象参数信息，利用传感器传送过来的导线倾角、弧垂等数据信息，计算出的输电线路导线覆冰状况。

2.1.5 导线应力测量法
导线应力测量法也是根据输电线路的状态方程，研究输电导线上多点应力，通过一定手段计算出输电导向的覆冰质量。

2.2 输电线路导线覆冰监测系统的构成与应用
输电线路导线覆冰监测系统一般由3部分构成：监测分机，包含了许多传感器，用于监测输电线路上所需要的各个参数值；无线通信网络，是一个传输系统，将监测分机采集的数据传送到监测中心；监测中心，数据处理系统，将传送过来的数据信息进行分析，及时采取应变措施。

在输电线路覆冰问题方面的研究，国外要比我国开始的早很多，但我国近几年加大了研究应用力度，发展也很快，取得了很大的进步，有很多公司已经安装并使用了输电线路覆冰的监测系统。

例如，华中电网公司研制的输电线路覆冰监测系统，能够在线传送气象数据、覆冰发展预测、导线偏斜等各个方面的数据信息，并可以对超过设定值进行报警提示。

3 输电线路导线覆冰在线监测系统的不足
目前的输电线路导线覆冰在线监测系统，虽然能够在一定程度上对覆冰状况进行预警，但由于测量的精准度、稳定性都不是很好，预测偏差较大，传输系统技术水平不高等实际情况需要解决。

结合以上分析研究，输电线路导线覆冰在线监测系统需要在以下几个方面进行改进。

（1）在计算输电线路导线覆冰的厚度时，利用更为精准的数学模型，利用建模分析的方法研究导线覆冰产生舞动的情形。

（2）研制在小电流情形下就能够启动的，大电流情形下也能正常运转工作的在线取能装置。

（3）研究能够不受冰、雾、雪干扰的摄像装置，这样，在重度冰雪灾害下，也能够对输电线路导线的覆冰状况进行监测摄像。

（4）利用先进的技术提升输电线路导线覆冰监测系统的性能，进而提升其可靠性和能够在恶劣条件下完成工作的能力。

（5）利用先进的传输网络系统，完成快速传输图像数据，并提高图像数据
传输的精确性。

（6）科学规划监测分机的布点，加强对一些微地形和微气象输电线路的监控。

4 结束语
输电线路覆冰在线监测系统对输电系统网络安全运行有着十分重要的意义。

已经安装应用的一些输电线路导线覆冰监测系统虽然在一定程度上弥补了人工巡视的不足，但距离实际需求还差很远。

本文为今后输电线路覆冰在线监测系统的改进提出了具体建议。

参考文献：
[1]蒋兴良，易辉.输电线路覆冰及防护[M].北京：中国电力出版社，2002.
[2]胡毅.输电线路大范围冰害事故分析及对策[J].高电压技术，2005.
[3]王专忠，胡晓光，耿鑫.一种基于图像处理的输电线路覆冰监测方法[J].中国测试，2011.
[4]王小朋，胡建林，孙才新.等.应用图像边缘检测方法在线监测输电线路覆冰厚度研究[J].高压电器，2009.。