輸電線路覆冰檢測(cè)技術(shù)(修改版)(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上輸電線路覆冰在線檢測(cè)覆冰引起的輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)、桿塔傾斜倒塌、斷線及絕緣子閃絡(luò)等生產(chǎn)事故，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。目前，檢測(cè)線路覆冰的方法主要有人工巡視檢測(cè)、觀冰站等，這些方法存在著人工巡視勞動(dòng)強(qiáng)度大、時(shí)間長(zhǎng)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度不高等問題。因此探討更為完善的檢測(cè)技術(shù)對(duì)輸電線路的運(yùn)行及提高整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠性具有重要的實(shí)際意義和指導(dǎo)作用。1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（1） Q/GDW 554-2010 輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范（2） Q/GDW182-2008中重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)（3）DL/T 5440-2009 重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程2 覆冰在線檢測(cè)技術(shù)

2、導(dǎo)線上的覆冰一般可分為4類：雨淞、混合淞、霧淞和積雪，其中雨淞和混合淞對(duì)導(dǎo)線的危害最為嚴(yán)重。輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，以雨凇為基準(zhǔn)折算擬定覆冰允許厚度。線路覆冰檢測(cè)最基本的是對(duì)覆冰厚度的檢測(cè)，然后和設(shè)計(jì)值比較。除了檢測(cè)實(shí)際運(yùn)行輸電線路的覆冰厚度外，也常通過模擬導(dǎo)線法進(jìn)行檢測(cè)。輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過在易覆冰區(qū)域的鐵塔上安裝覆冰自動(dòng)檢測(cè)站，運(yùn)用在線檢測(cè)的傳感器、裝置電源、通訊網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)，隨時(shí)掌握線路的覆冰情況，并可實(shí)現(xiàn)預(yù)、報(bào)警，達(dá)到降低電網(wǎng)覆冰事故損失的目的。在線檢測(cè)系統(tǒng)既減輕了個(gè)人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低事故的發(fā)生概率，又能及時(shí)地了解線路的覆冰情況，故而得到廣泛推廣運(yùn)用。3 輸電線路覆冰在線檢測(cè)方法圖1

3、 拉力傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖在線檢測(cè)技術(shù)的機(jī)理是利用傳感器（安裝位置如圖1示）獲得導(dǎo)線的重力變化、桿塔絕緣子的傾斜角、導(dǎo)線舞動(dòng)頻率以及線路現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等數(shù)據(jù)信息通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳往監(jiān)控中心，然后再通過建立數(shù)學(xué)模型近似計(jì)算出當(dāng)前的導(dǎo)線等效覆冰厚度，最后經(jīng)專家分析軟件得到結(jié)論。應(yīng)用于覆冰的在線檢測(cè)法有很多，從覆冰檢測(cè)原理及分析方法來說，可分為稱重法、導(dǎo)線傾角-弧垂法、圖像法。3.1 稱重法稱重法包括冰樣稱重檢測(cè)法和荷重增量法，目前荷重增量法的應(yīng)用較廣泛。其工作原理是線路覆冰后，導(dǎo)線上的荷重產(chǎn)生一個(gè)增量，這個(gè)增量即為覆冰的質(zhì)量。先稱取一段導(dǎo)線上的覆冰質(zhì)量（將拉力傳感器測(cè)量在一個(gè)垂

4、直檔距內(nèi)導(dǎo)線的質(zhì)量）, 折算出單位長(zhǎng)度導(dǎo)線上的覆冰質(zhì)量G（利用風(fēng)速、風(fēng)向和傾角傳感器計(jì)算出風(fēng)阻系數(shù)和絕緣子的傾斜分量,最終得出覆冰質(zhì)量）,再用設(shè)計(jì)時(shí)所用計(jì)算公式(1)算出導(dǎo)線的平均等值覆冰厚度： （1）式中：b折算后的設(shè)計(jì)冰質(zhì)密度為0.9g/cm的覆冰厚度，mm;；G導(dǎo)線覆冰后單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的荷重增量(kg/m)； d導(dǎo)線的直徑,mm。3.2 傾角-弧垂法輸電線路覆冰引起線路的荷載變化，最為明顯的是導(dǎo)線傾角和弧垂的變化。因此可以在導(dǎo)線上安裝傾角傳感器，監(jiān)測(cè)導(dǎo)線傾角、弧垂的變化，通過輸電線路狀態(tài)方程計(jì)算出導(dǎo)線的覆冰重量和厚度等參數(shù)。該方法不能反映導(dǎo)線覆冰后的不均勻分布情況，且導(dǎo)線弧垂變化影響因素復(fù)

5、雜，稍有誤差，覆冰質(zhì)量相差很大。3.3 圖像法基于圖像處理的檢測(cè)方法，在桿塔等設(shè)備上安裝視頻裝置采集導(dǎo)線上的覆冰的視頻圖像，通過圖像處理技術(shù),獲取覆冰導(dǎo)線的特征尺寸，比較覆冰前后導(dǎo)線的邊界點(diǎn)坐標(biāo)得出輸電線路覆冰的厚度。其關(guān)鍵所在是圖像的邊緣檢測(cè)技術(shù)。圖2 圖像法覆冰厚度計(jì)算原理圖（1）系統(tǒng)的標(biāo)定計(jì)算系統(tǒng)的標(biāo)定計(jì)算原理見圖2示。表示導(dǎo)線的直徑所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)；和分別表示導(dǎo)線的上下邊緣結(jié)冰層所對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)；pixels為像素的復(fù)數(shù)形式。設(shè)導(dǎo)線直徑D(mm)已知，則導(dǎo)線的上下邊緣的平均覆冰厚度h1(mm)和h2(mm)分別為： （2） （3）由式(1)(2)可得整個(gè)導(dǎo)線的平均覆冰厚度h(mm)為

6、（4）對(duì)絕緣子覆冰厚度的標(biāo)定計(jì)算類似于h1(mm)的計(jì)算需要重點(diǎn)考慮的是絕緣子對(duì)應(yīng)圖像中的橫坐標(biāo)范圍與導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)范圍可能不同，設(shè)絕緣子對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)范圍是X3X4 ，并且絕緣子表面結(jié)冰層對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)是P(X)則絕緣子表面平均覆冰厚度h(mm)為 （5）3.4 覆冰在線檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)以上3種方法都可將傳感器安裝在塔桿等設(shè)備上，對(duì)線路覆冰進(jìn)行在線自動(dòng)檢測(cè)。其各自優(yōu)缺點(diǎn)見表1示。表 1 輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)圖像法該方法原理簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)彌補(bǔ)了現(xiàn)有覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于采用簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型計(jì)算導(dǎo)線覆冰厚度而導(dǎo)致結(jié)果可靠性差的不足。只能觀測(cè)近處覆冰狀況,采集信息量有限,攝

7、像頭保證不被冰雪覆蓋,現(xiàn)場(chǎng)視頻只能固定若干點(diǎn)。荷重（增量）法勞動(dòng)強(qiáng)度輕、計(jì)算簡(jiǎn)便、相對(duì)較可靠;可以全面收集和長(zhǎng)期積累氣象資料。電子設(shè)備受強(qiáng)磁場(chǎng)干擾大,電阻應(yīng)變片受溫度、濕度影響大，導(dǎo)致運(yùn)行的穩(wěn)定性和測(cè)量精度有較大的差異。傾角-弧垂法可應(yīng)用輸電導(dǎo)線狀態(tài)方程簡(jiǎn)化不規(guī)則計(jì)算。計(jì)算的覆冰厚度是檔內(nèi)平均值,無法反應(yīng)覆冰具體分布情況 ,且在不均勻覆冰情況下,使用輸電線狀態(tài)方程計(jì)算,誤差較大。4 圖像法的實(shí)測(cè)分析直接對(duì)由高壓桿塔上攝像機(jī)采集到的導(dǎo)線及絕緣子覆冰圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，提取其邊界輪廓，通過導(dǎo)線及絕緣子覆冰前后的邊界比較得出其覆冰厚度用以判斷其覆冰嚴(yán)重程度。具體實(shí)施如下：（1）以現(xiàn)場(chǎng)某線路某相導(dǎo)線A（

8、如圖3示）和絕緣子B（如圖4示）作為覆冰測(cè)試對(duì)象。圖3 導(dǎo)線A覆冰前圖像圖4 絕緣子B覆冰前圖像（2）在盡量減少背景噪音的干擾下對(duì)導(dǎo)線A（如圖5、6示）和絕緣子B覆冰后（如圖7、8示）的成像進(jìn)行3次邊緣提取。圖5 導(dǎo)線A覆冰后圖像圖6 導(dǎo)線A覆冰前后綜合邊界輪廓圖像曲線為覆冰后的邊界輪廓直線為覆冰前的邊界輪廓圖7 絕緣子B覆冰后圖像圖8 絕緣子B覆冰前后綜合邊界輪廓圖像（3）通過系統(tǒng)用公式（2）（3）（4）（5）直接計(jì)算得到導(dǎo)線A和絕緣子B覆冰后的平均厚度。計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2示。表2 絕緣子覆冰計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)覆冰厚度（mm）導(dǎo)線A絕緣子左半部分絕緣子右半部分計(jì)算值4.67.35.2實(shí)測(cè)值4.76.86.0(4)誤差處理。表1中顯示導(dǎo)線A計(jì)算值與實(shí)際測(cè)量?jī)H相差0.1 mm；絕緣子左右半部分的計(jì)算值與測(cè)量值分別相差 0.5 mm 和 0.8 mm， 由于所用圖像的像元大小是 0.67×0.67 mm，0.5 mm 和 0.8 mm 的誤差僅相當(dāng)于一個(gè)像元左右的誤差，精度也是比較高的。若誤差較大則不可用公式（2）（3）（4）（5）直接計(jì)算，而是需分別求出絕緣子覆冰前后邊界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，計(jì)算其平均覆冰厚度。（5）結(jié)果輸出。主要根據(jù)計(jì)算結(jié)果在圖片上作出標(biāo)識(shí)。同時(shí)程序可將所得數(shù)據(jù)計(jì)入Excel文件并將覆冰圖片存入指定文件夾中，以便校對(duì)覆冰情況。5 結(jié)論(1)完