输电线路覆冰检测技术发展综述.pdf

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1、第2期陈立军等．输电线路覆冰检测技术发展综述129输电线路覆冰检测技术发展综述陈立军，吴谦，石美，王莹(东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要：简要介绍了导线覆冰的种类以及造成的危害，综述了覆冰检测方法及所用的传感器，给出了功能较为完善的检测系统，并指出了关键技术及尚需解决的问题。关键词：传感器；输电线路；线路覆冰；检测技术；图像处理中图分类号：TP274+．5文献标识码：A文章编号：1000-3932(2011)02-0129-06截止2009年，我国已建成世界上规模最庞大的电网。完善的检测技术是其安全且稳定运行的保证，同时也是智能电网建设的重要组成。输电线路覆冰现象在

2、输变电系统中十分普遍，覆冰会引起导线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线及绝缘子闪络等问题，给生产和生活带来极大的不便，同时也造成了巨大的经济损失¨。1。我国地域广阔，地形复杂，是遭受覆冰灾害最严重的国家之一。2008年春节前后我国南方出现严重的冰雪灾害，导致输电线路大范围覆冰，严重影响了电网的正常运行，此次线路的覆冰再一次使线路覆冰的研究成为热点。覆冰的研究包括机理、检测技术和(防)除冰技术3部分¨。o，检测技术的进步依赖于机理研究的深入，同时完善的检测技术也促进机理研究的发展，为机理研究和防冰、除冰技术的研究以及输电线路的设计提供支持。输电线路覆冰是客观存在的，无法从根本上消除。但可通过完善的检

3、测技术，随时掌握线路覆冰的情况，预测其发展趋势，给出预警信号及时采取除冰措施，从而达到防灾和减灾的目的。近年来事故逐年上升的事实证明，现有检测系统还不能满足安全需求，探讨更为完善的检测系统对输电线路的运行及提高整个电力系统的安全可靠性具有重要的实际意义和指导作用。笔者简要阐述了输电线路覆冰的种类及危害，介绍了覆冰检测方法以及实现方式，提出了功能较为完善的检测系统及涉及的关键技术。一1输电线路覆冰的类型及危害导线覆冰是随机的自然现象。冰的性质、形状和冰量均取决于气象条件、当地的地形特点及导线所处的位置等。导线上的冰一般可分为4类：雨淞、混合淞、雾淞和积雪，其中雨淞和混合淞对导线的危害最为严

4、重¨，。输电线路覆冰会造成以下危害：(1)破坏杆塔。线路覆冰过厚，会使杆塔机械荷重超载而折断；(2)线路跳闸。对于导线垂直排列的线路，当下层导线上的覆冰先脱落时，导线就会迅速上升或上、下跳跃，造成相间短路，使线路开关跳闸，供电中断；(3)绝缘子串倾斜、导线严重下垂。线路各档距内的覆冰厚度不均匀时，导线弧垂将发生很大变化，造成悬垂绝缘子串倾斜，金具承受较大的水平方向作用力¨1。在覆冰过厚的档距内，会造成导线严重下垂而发生接地事故；(4)绝缘子串覆冰后，会大大降低绝缘性能。当悬垂绝缘子串覆冰溶化时，可能形成冰柱，使绝缘子串短路，造成接地事故。综上所述，线路覆冰会造成机械和电气故障。而破坏力最

5、大的是由于覆冰的厚度超过了设计值，导致线路的机械故障，进而导致电气故障的发生。覆冰线路载荷加大，载荷又可分为静态载荷和动态载荷，而动态载荷又是危害的主要原因，其与导线的物理参数、覆冰的类型和密度以及风速和风向等有关。2输电线路覆冰的检测技术输电线路设计时，依据所处位置的气候条件、历史观察数据及经验等，选取一定的冗余度，制定覆冰允许厚度，其中覆冰是以雨凇为基准折算收稿日期：2010-．09-11(修改稿)基金项目：“973”国家重点基础研究发展规划基金项目(2007CB206904)；中国华能集团公司科学技术项目(HNKl08一H32)130化工自动化及仪表第38卷的⋯。线路覆冰检测最基本

6、的是对覆冰厚度的检测，然后和设计值比较。由于所处环境的复杂性，实践中，除了检测实际运行输电线路的覆冰厚度外，也常通过模拟导线法进行检测。不论是对实际运行线路还是观冰站模拟线路的检测，其目的都是要获得实际线路的覆冰厚度。按照测量方法可分为直接测量和间接测量。线路覆冰冰层的厚度很难直接得到，一般都采用间接测量方法，通过厚度和其它量的关系间接得到。2．1检测方法2．1．1量器具检测法覆冰的截面形状不规则，为满足工程应用要求，常将各种覆冰形状按截面简化为圆柱形和翼形覆冰n’6】。在覆冰导线上，用千分尺、米尺等量器具测量冰层的特征尺寸。近似圆柱形比较简单，对于翼形覆冰可测量其长径(也称冰层的直径)

7、和短径(也称冰层的厚度)，如图1所示，然后按照下面的公式，来计算覆冰的等效直径N1和覆冰的厚度：d‘=~／d。d：(1)b=(d；一d)／2(2)式中：正——导线覆冰后的等效直径，mm；d，——覆冰导线的长径，1Tim；d2——覆冰导线的短径，mm；6——导线覆冰的等效厚度，mm；d——导线直径，mm。H卜．．旦—叫I—二一I①王⑤工图l冰凌长径口、短径C测量示意图这种方法可在实际和模拟线路上进行。在上世纪70年代前一直采用，且主要