高压电线覆冰厚度测量方法
导线覆冰过载能力计算
导线覆冰过载能力计算1.导线参数的确定：首先需要确定导线的几何参数，如导线的截面积、外径和单位长度的质量。
这些参数可以通过导线的规格书或实测获得。
2.冰厚的计算：导线覆冰过载能力的计算需要知道冰的厚度。
冰的厚度可以根据冰的增长速率和覆冰时间来估算。
冰的增长速率和覆冰时间可以根据气象数据和地理位置来确定。
3.冰的重量的计算：根据冰的厚度和导线的几何参数，可以计算冰的重量。
冰的重量可以通过以下公式计算：冰的重量=冰的密度×冰的体积其中，冰的密度一般取0.9 g/cm³，冰的体积可以通过导线的几何参数和冰的厚度计算得出。
4.导线的过载能力计算：导线的过载能力可以通过计算导线的最大张力来确定。
导线的最大张力是导线能够承受的最大拉力，超过这个拉力导线就会发生断裂。
最大张力=(导线的抗拉强度×导线的截面积)/安全系数其中，导线的抗拉强度可以根据导线的材料性质和规格书确定，安全系数一般取1.55.过载情况的判断：根据导线的实际载荷和最大张力的比较，可以判断导线是否发生过载。
如果实际载荷小于最大张力，则导线未过载；如果实际载荷大于最大张力，则导线发生过载。
导线覆冰过载能力计算是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，如导线的材料性质、冰的增长速率、导线的几何参数等。
此外，不同的导线类型和规格也会有不同的过载能力。
因此，在实际计算中需要根据具体情况进行调整和修正。
导线覆冰过载能力计算对于电力系统的安全运行至关重要。
准确计算导线的过载能力可以帮助电力系统设计者选择合适的导线类型和规格，确保电力系统在覆冰情况下的正常运行。
此外，在电力系统运行过程中，及时监测和评估导线的覆冰情况，以及根据实际情况调整和修正导线的过载能力，也是确保电力系统安全运行的重要措施。
架空输电线路覆冰厚度预测技术研究
架空输电线路覆冰厚度预测技术研究架空输电线路覆冰厚度预测技术研究摘要：架空输电线路由于恶劣的天气条件往往会出现覆冰现象，这给线路的正常运行带来了严重的影响。
因此，研究架空输电线路覆冰厚度的预测技术对于确保电网的安全运行至关重要。
本文通过对现有的架空输电线路覆冰厚度预测技术的综述，总结出常见的预测方法，并结合实际应用，提出了新的改进方法。
一、引言架空输电线路的覆冰是指线路导线上附着的覆冰层。
当遇到寒冷的气候条件时，导线表面上的悬挂水滴会冷冻成冰。
如果冰不能迅速融化，导线上将形成覆冰层，增加了导线的重量和风力作用。
严重的覆冰会导致导线过弯、断裂或者断路，进而造成输电线路的故障。
二、常见的架空输电线路覆冰厚度预测方法1. 数学模型方法：通过建立数学模型，根据气象条件、导线材料、线路参数等因素，预测覆冰厚度。
这种方法可以提供较为准确的预测结果，但需要准确的输入参数和复杂的计算过程。
2. 统计方法：通过历史数据和统计分析，探索覆冰厚度与气象条件之间的关系，并使用统计方法进行预测。
该方法简单易行，但受到历史数据可靠性和适用性的限制。
3. 基于人工智能的方法：利用人工智能技术，通过大量的样本数据学习和分析，建立覆冰厚度预测模型。
这种方法可以自动提取相关特征，并能适应不同的环境条件，但对于样本数据的需求较高。
三、改进架空输电线路覆冰厚度预测技术在现有的预测方法的基础上，我们提出了一种改进的技术，以提高覆冰厚度预测的准确性和实用性。
1. 结合气象雷达数据：利用气象雷达数据可以实时获取大范围的降水信息，包括降雨类型、降水强度等。
将气象雷达数据与输电线路信息结合起来，可以更准确地预测覆冰厚度。
2. 引入机器学习方法：利用机器学习算法，对大量的历史数据进行分析学习，建立覆冰厚度预测模型。
通过引入气象数据、导线材料信息等多种因素，可以提高预测的准确性。
3. 实时监测和反馈：利用现代无线通信技术，结合传感器和监测设备，实时监测覆冰厚度，并将数据传输到中央控制中心。
基于激光测量在输电线路覆冰监测系统
基于激光测量在输电线路覆冰监测系统发表时间：2019-11-19T09:12:25.493Z 来源：《中国电业》2019年15期 作者： 王鑫[导读] 社会的进步发展使得能源的需求量与日俱增，人类逐渐向大电网新纪元迈进。
摘要：社会的进步发展使得能源的需求量与日俱增，人类逐渐向大电网新纪元迈进，能源需求量的与日俱增使得电网工程的成功运作面对着更多的挑战，最严峻的便是输电线路的导线覆冰问题。输电线路覆冰会造成线路机械和电气性能的严重损害，例如，大型事故中的线路跳闸、断线甚至倒塔等发生故障时，往往都是严重覆冰造成的。因此，如何有效规避输电线路的覆冰故障的风险，做到有备无患，就应该对线路的覆冰故障尤其是覆冰程度进行有效率的准确测量。
关键词：激光测量；输电线路；覆冰监测
引言：
当下存在的除冰、防止冻灾的方法虽然各式各样，但是广泛的问题便是耗能巨大且安全性没有全面保障，迄今为止，还是没有一个有效率且实惠的方式解决线路覆冰问题。除此之外，当输电线路出现覆冰故障时，如何迅速有效的进行除冰操作是一个十分棘手的问题。要有效率的将这个问题解决就需要电力人员的工作保证动态性、实时性和准确性，从而掌握输电线路的故障问题。以往的解决这些问题的方式是在线路覆冰重灾区设置观测站点或者设置更发达的覆冰气象观测站，通过这些站台的观测数据实时监测线路覆冰程度，或是在站内模拟导线的覆冰程度来防患于未然，从而为电力部门的决策提供有效数据。但是这些方法有着高危性和成本极大的弊端。同时，输电线路的覆冰程度直接测量是极有难度的，而且检测的数据也并不具有十分准确性；而通过监测数据所得的信息有限。因此，对于输电线路的覆冰实时监测就变得十分关键。一方面，输电线路的覆冰情况实时监测能够为电力部门的决策给予有效帮助；另一方面，输电线路的覆冰情况实时监测数据能够为电力部门研究人员的重要学习资料。1输电线路覆冰分类 结冰是一种广泛分布的自然现象，在冷却水撞击低温物体并被捕获后被冻结。由于传输线导线和导线结构复杂，并且受微气象、微地形和温度、湿度、风速等因素的影响，实际输电线路中导线和绝缘子的结冰状态复杂多样，一般为以下几种类型：1.1按冰的表现特性
导线覆冰过载能力计算
导线覆冰过载能力计算导线覆冰过载能力计算是电力工程中的重要内容之一，它用于评估导线在冰覆盖条件下的安全运行能力。
在导线覆冰情况下，冰重对导线传输电流的影响将导致导线温度升高，从而降低了其导线的承载能力。
因此，为了确保导线的正常运行，导线覆冰过载能力的计算至关重要。
导线覆冰过载能力计算的基本原理是通过考虑导线的导热、对流、辐射传热，以及冰厚度和冰负荷的变化，计算出导线在冰覆盖条件下的温度分布和承载能力。
由于导线在运行中会发生散热，系统会为导线提供足够的冷却能力，以控制导线的温度在安全范围内。
在进行导线覆冰过载能力计算时，根据导线的型号、材质、导线间距、冰覆盖率和冰的类型等参数，可以采用不同的计算方法和公式。
以下是一种常用的导线覆冰过载能力计算方法的步骤：1.确定冰的类型和冰的密度。
冰的类型可以根据气象条件和环境温度进行判断。
冰的密度可以通过实测或经验公式计算获得。
2.确定导线的型号和材质。
不同型号和材质的导线具有不同的热导特性和承载能力。
3.计算导线正常运行条件下的温度分布。
可以通过传热方程和边界条件进行计算，考虑导线材料的热导特性、传热方式（导热、对流、辐射）、环境温度等因素。
4.计算导线覆冰情况下的温度分布。
根据导线正常运行条件下的温度分布和冰的覆盖情况，计算出导线覆冰情况下的温度分布。
5.判断导线是否过载。
根据导线的耐温性能和冰的类型，比较导线覆冰情况下的温度分布与导线的耐温极限，判断导线是否过载。
6.如果导线过载，则需要采取相应的措施。
例如，增大导线的截面积，增加通风量，改变导线的布置方式等。
需要注意的是，导线覆冰过载能力计算是一个复杂的工程问题，需要考虑多种因素的综合影响。
因此，在实际应用中，通常需要借助专业的软件工具进行计算，以提高计算的准确性和效率。
同时，计算结果应经过工程实践的验证，以确保导线在覆冰条件下的安全运行。
第9章 积雪、冻土和电线积冰的观测
一、积雪的观测二、冻土的观测四、气象应用三、电线积冰的观测❝（1）★积雪的概念、测定积雪的项目以及表示方法❝（2）雪深的观测工具、观测时间、观测方法❝（3）雪压的观测仪器、时间和方法❝（4）冻土的概念及其观测方法❝（5）电线积冰的概念、单位、观测地点❝（6）简单介绍电线积冰架及其观测方法。
一、积雪的观测1、积雪的概念测站四周能见面积被雪（包括米雪、霰、冰粒）覆盖超过一半时称为积雪。
积雪的观测雪深雪压——从积雪的表面到地面的垂直深度。
单位：cm，取整数测量工具：量雪尺（或普通米尺）——单位面积上的积雪重量。
单位为：g/cm2，取一位小数测量工具：体积量雪器或称雪器观测地点：平坦开阔，入冬前平整好，清除杂草、做好标记2、积雪的观测观测工具：量雪尺：木制的有厘米刻度的直尺普通米尺：注意尺的零点是否在迟端观测时间：每天08时进行，如8时无积雪，之后又有，应在14时或20时补测。
测量三次，求其平均。
三次测量地点相距10m 以上。
观测方法：将尺子垂直的插入雪中到地表为止（勿插入土中）。
依据雪面所遮掩尺上的刻度线，读取雪深的厘米数（取整，小数四舍五入）3、雪压的观测观测时间：每月5、10、15、20、25日和月末最后一天①雪深不足5cm时，不观测雪压。
②在规定的观测日期，雪深不足5cm，而在随后的日子里，雪深达到5cm或其以上，以及前一天雪深观测后，因降雪使得雪深一日之间又增加了5cm或其以上时，须在该日测完雪深后补测雪压。
③观测雪压时取三个样本，求平均值，作为该次雪压值雪压观测：体积量雪器/称雪器体积量雪器：由内截面积为100cm 2的金属筒、小铲、带盖的金属容器和量杯组成。
①观测前半小时把量雪器拿到室外，取样前将量雪器清干净，取样时，把量雪器垂直的插入雪中，直到地面。
②拨开量雪器一方的雪，把小铲沿量雪器口插入，连同量雪器一起拿到容器上，再抽出小铲，使雪样落入容器内，加盖拿回室内③雪融化后用量杯测定水样容积2/()100M P P g cm M g = () 为雪压为样本重量称雪器：由带盖的圆筒和秤、小铲组成①观测前半小时拿到室外，清干净，检查秤的零点：挂上带盖的空圆筒，使秤锤上的准线与秤杆上的零线吻合——秤杆指针与提手正中缺口相合；零点不准移动秤锤位置使它平衡，并把秤锤的新位置作为零点；②取样时，将圆筒向下垂直插入雪中，直到地面。
QGDW_554-2010 输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规范
５．２
５．３ ５．４
数据输出 输出的信息包括：等值覆冰厚度状态量数据、气温、湿度、风速及风向状态量数据，及电源电压、工 作温度、心跳包等工作状态数据，数据输出要求符合附录 A。
通信功能 通信接口和应用层数据传输规约应满足 “Q/GDW 242—2010 输电线路状态监测装置通用技术规范” 相 关要求。 ５．６ 硬件与软件 a） 具备对装置自身工作状态包括采集、存储、处理、通信等的管理与自检测功能； b） 当判断装置出现运行故障时，能启动相应措施恢复装置的正常运行状态。 远程更新、配置与调试 a） 应具备身份认证、远程更新程序的功能，具备完善的更新机制与方式； b） 应具备按远程指令修改采集频率、采样时间间隔、网络适配器地址等参数的能力； c） 应具备动态响应远程时间查询/设置、数据请求、复位等指令的能力； d） 宜能按远程指令进入远程调试模式，并输出相关调试信息。 技术要求
I
Q / GDW ５５４ — ２０１０
前
言
输电线路状态监测系统是智能电网建设输电环节的重要组成部分，是实现输电线路状态运行检修管 理，提升生产运行管理精益化水平的重要技术手段。为科学规范地建设坚强智能电网输电线路状态监测 系统，确保输电线路状态监测系统技术标准和平台统一，装置数据有效、安全可靠、先进适用、布点合 理，特制定本标准。 本标准的附录 A 为规范性附录。 本标准由国家电网公司生产技术部提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。 本标准参加起草单位：华北电网有限公司、华中电网有限公司、重庆市电力公司、浙江省电力公司、 安徽省电力公司、北京工业大学。 本标准主要起草人：于钦刚、黄志江、李红云、郭志广、李红旗、刘亚新、张予、况军、龚坚刚、 杨玉金、金华、W ５５４ — ２０１０
架空输电线路导线覆冰厚度计算
架空输电线路导线覆冰厚度计算摘要：随着我的锅电力企业的不断发展，输电线路安全问题日益突出。
对无冰状态下导线的各个参量以及最大弧垂和悬挂点倾角的进行计算，得出在覆冰条件下垂直线路的竖向垂直比载，分析悬挂点导线施加到杆塔上的张力，得出导线覆冰的截面积，进而得出作用于杆塔的导线垂直荷载和杆塔所承受的导线覆冰冰重以及导线覆冰标准冰厚。
该算法所需测量数据少，可为输电线路覆冰分析提供数据。
关键词：架空线路；杆塔；导线覆冰引言架空输电线路从低压到高压，乃至现在的超高压、特高压，经历了一个不断升压的过程。
在电网电压等级不断升高的过程中，电网频繁受到了恶劣天气影响，发生大大小小的无数次电网事故，严重影响了电网安全运行。
2008年的冰灾事故导致大面积停电和部分电网解列，使得湘赣、云贵、江浙等地电网出现不同程度的冰闪跳闸和断线倒塔。
这些事故往往都伴随着恶劣的天气、困难的交通，加之停电导致通信中断，抢修难度大，严重时甚至会造成区域电网崩溃、长时间停电，不仅给人们的生活带来极大不便，而且给电网的建设、维护带来极大的经济损失。
鉴于此，本文对导线覆冰的力学模型进行论述分析，并结合分析出的覆冰数据和在线监测系统所测数据对湖南地区已运行线路的抗冰、防护进行研究分析，从而为湖南电网的抗冰工作提供参考。
1覆冰在线监测装置技术比较1.1图像等效判别法在杆塔上安装视频装置，拍摄导线上的覆冰形状，利用GPRSCDMA或自建无线数据接力传输系统等方式将图片传输到后台，利用导线固有的几何尺寸，采用微积分的方法计算覆冰面积，再换算到等效覆冰厚度。
这种方法简单易行，但不能真实反映导线等值覆冰状况，例如：导线不同部位覆冰的不均匀性，冰的密度（0.9g/cm3）换算等。
1.2称重法将拉力传感器替换球头挂环，直接测量在一个垂直档距内导线的质量，利用风速、风向和倾角传感器，计算出风阻系数和绝缘子串的倾斜分量，采用排除法，最终得出覆冰质量，再用0.9g/cm3的密度换算为等值覆冰厚度。
电力OPGW光缆覆冰性能研究及在线监测技术应用
电力OPGW光缆覆冰性能研究及在线监测技术应用随着电力通信技术的不断发展和应用，光纤接入网（FTTx）已经成为电力通信网络的主流，而电力光纤接地线（OPGW）光缆则是FTTx网络的重要组成部分。
随着冬季来临，极端天气条件下的冰覆盖会对OPGW光缆的性能和稳定性产生重大影响，因此对其覆冰性能进行研究和在线监测技术的应用成为一个迫切的需求。
一、电力OPGW光缆的覆冰性能电力OPGW光缆是一种特殊的光缆，其外层是导电铝层，内部则是光纤和保护层。
在极端天气条件下，比如冬季的寒冷天气，冰覆盖会成为一个严重的问题，影响光缆的传输性能和稳定性。
1. 影响光缆性能的冰覆盖因素在极端天气条件下，影响光缆性能的冰覆盖因素主要包括冰的厚度、密度和结构等。
冰的形成会导致光缆受载荷增加，从而影响其传输性能。
当冰覆盖严重时，还会造成光缆的振动和拉力增加，进而影响其安全性和稳定性。
针对电力OPGW光缆的覆冰性能问题，一些研究机构和企业开始开展相关研究，以探索解决这一问题的有效途径。
1. 覆冰性能测试技术针对光缆的冰覆盖问题，研究人员开发了一些覆冰性能测试技术，通过实验和仿真等手段，可以对光缆在不同冰覆盖条件下的性能进行评估和测试。
这些技术可以帮助人们更加全面地了解光缆在极端天气条件下的性能表现。
研究人员还开展了针对冰覆盖下的光缆性能模型研究，通过建立相应的数学模型，可以对光缆在不同冰覆盖条件下的性能进行分析和预测，为实际应用提供参考依据。
三、在线监测技术应用针对电力OPGW光缆覆冰问题，还可以通过在线监测技术对其性能进行实时监测和评估，以及时发现和解决问题。
1. 光纤传感技术光纤传感技术是一种能够实时监测光缆性能的技术，通过将传感器布设在光缆上，并利用光纤的受力和变形特性，可以实时监测光缆在冰覆盖下的受力情况和机械性能，从而发现潜在问题。
2. 温度监测技术冰覆盖的形成会导致光缆的温度变化，而温度的变化会对光缆的传输性能产生影响。
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高压电线覆冰厚度测量方法
摘要针对2008年初我国南方地区输电线路大面积遭受的覆冰灾害天气，在
介绍常规冰厚检测方法的基础上，提出一种基于行波传输时差的冰厚测量方法。
理论推导了有关的冰厚计算公式，采用GPS行波定位系统精确记录行波传输时
间，表明该方法具有较高的精确度。
关键词高压电线；行波传输时差；GPS行波定位；冰厚测量；方法
2008年1月中旬以来，我国华中、华东、南方等区域遭遇了罕见的持续低
温、雨雪和冰冻极端天气，电力基础设施遭到大面积的严重破坏，部分地区电力
设施受灾损坏极其严重[1]。电网覆冰严重，造成电线断裂、电杆倒塌、大面积
停电等冰灾事故，严重威胁电网的安全稳定运行[2]。
目前，对于输电线路覆冰情况的检测主要通过人工巡视来完成。由于输电线
路覆冰受局部微地形气候条件影响大，而有些线路架设在人烟稀少、交通不便的
地区，极大地增加了巡视人员的劳动强度。现有的覆冰在线监测技术稳定性有待
提高，机械传动部件容易冻结，监测参数不全，尤其在恶劣气候条件下可能发生
摄像镜头冰雪遮蔽和冻结的问题，降低了监测结果的时效性和准确性[3]。
笔者提出采用基于行波传输时差的测量方法，可以精确地测量出行波到达线
路两端的时间，通过时间差可以计算输电导线在正常运行以及覆冰期间的实际长
度，利用长度与冰厚的关系可以计算出冰灾时期导线的覆冰厚度。
1线路长度与冰厚的关系
影响输电线路负荷的主要因素有线路自重、冰重以及风吹产生的压力。当导
线覆冰时，随着覆冰厚度的增加，导线的弧垂会增大，线路长度也会伸长，可以
通过建立线路长度与冰厚的关系来计算导线覆冰厚度。
1.1比载计算
作用在导线上荷载都是不均匀的，为了便于计算，将单位长度输电线路上的
荷载折算到单位面积上的数值定义为线路的比载，用r表示，单位为N/m·mm2。
实际情况中，根据各因素的影响不同，可分为垂直比载和水平比载，垂直比载包
括自重比载和冰重比载，水平比载即风压比载。
1.1.1自重比载。自重比载是由导线自身重量引起的比载，可认为其大小不
受气象条件变化的影响。其计算公式如下:
1.2导线长度计算
由于导线的直径要远远小于杆塔间导线的长度，同时导线大多是由多股细金
属线构成的绞合线，因此导线的刚性对其悬挂空间曲线形状影响很小。在计算中
可作如下假设：①导线是没有刚性的柔性索链，导线只受轴向张力而其弯矩为零。
②作用在导线上的荷载沿其线长均匀分布。根据这2个假设，悬挂在两杆塔间的
导线呈悬链线形状，如图1所示。相邻杆塔间导线悬挂点高度差简称为高差，用
h表示。两悬挂点连线与水平面的夹角称为高差角，用?渍表示。
在档距l不太大时，通过积分计算，杆塔两端导线长度的计算公式如下：
2采用行波时差计算线路长度和冰厚的原理
2.1行波传输时差计算线路长度
正常情况下，行波定位装置检测到信号到达两端的时间分别为t1和t2，两
变电站之间导线总长度为Lp；覆冰情况下，信号到达两端的时间分别为t1′和t2′，
导线总长度为Lp′。
根据以上测量，结果为：
Lp=v（t2-t1）Lp′=v（t2′-t1′）（8）
2.2行波传输时差计算线路冰厚
为了计算两变电站之间导线的标准覆冰厚度，假设地形、气候等因素对不同
杆塔间覆冰厚度的影响相同。在两变电站间取档距为l的导线进行计算，在m气
象条件下导线长为Lm，n气象条件下导线长为Ln，从以上假设可得出如下关系
式：
联立公式（7）和（9）可得
取tk=（t2′-t1′）/（t2-t1）
化简可得
结合公式（6）和（11）可求出输电线路覆冰厚度b的值。
3 行波时差测量冰厚的实现方法
冰灾期间，采用GPS同步时钟信号的电压行波故障定位系统，可以准确记
录覆冰线路上行波到达线路两端的时间，测量精度高，误差小[4]。
基于整个输电网的故障行波定位系统如图2所示：包括专用的行波传感器、
故障定位装置、故障定位主机等。故障记录单元接收传感器传变的行波信号，硬
件检测行波到达的初始波头，并启动GPS时钟单元记录初始波头到达时刻。行
波定位装置将记录的行波数据和时间信息通过GPRS网络上传到故障定位主机，
当检测到电网故障后，主机将数据进行过滤，剔除无效数据后存入数据库，再将
各变电站的故障数据进行信息融合，由定位算法计算故障点，最后将定位结果通
过Web服务器以动态网页的形式实时发布。
4结语
持续雨雪冰冻气候是电网大面积冰灾的直接导因，冰灾中线路设备大量损坏
也反映出电网抵御严重自然灾害能力不足[5-6]。本文提出的采用基于行波传输时
差的测量方法，可以为输电线路覆冰检测提供参考依据，有利于工作人员及时采
取措施防止覆冰的进一步发展造成线路故障，最大限度降低冰灾对整个输电网络
的损害。
5参考文献
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[2] 许树楷，赵杰.电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述[J].南方电网技术，
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方电网技术，2008，2（2）：23-26.
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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文