专利名称：一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法
技术领域：
本发明涉及电力设备状态监测领域，具体涉及一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法。
背景技术：
架空输电线的覆冰灾害是普遍困扰各国电网输电线路安全运行严重问题。覆冰线路在有风载情况下易造成舞动和相间闪络，脱冰引起的线路跳跃易损坏导线，严重时可造成线路跳闸停运、以及短线倒塔等事故。近年来，我国电网输电线路的电压等级逐步提高，大跨度架空输电线路不断增多， 在恶劣环境下，电网遭受的大范围冰情灾害越来越严重。2005年12月，我国华中地区的持续大范围雨凇天气造成500kV线路大范围冰闪跳闸和断线倒塔事故；2008年初，我国南方持续的雨雪、冻雨天气致使14个省级电网遭受严重灾害，致使119条500kV和343条220kV 线路受灾停运；2011年I月我国南方地区的冻雨灾害致使湖南电网118条线路覆冰，贵州电网1528条IOkV及以上线路覆冰，855条IOkV及以上线路跳闸，40个35kV及以上变电站因灾停运。因此随着国家电网规划建设IOOOkV和±800kV特高压电网，为保证架空输电线路的安全、稳定运行，需要一种更加完善的监测系统。当前输电线路覆冰状态的监测方法主要有一是导线覆冰后各参数倾角的测量， 根据力学计算得到覆冰情况；二是基于图像处理的视频监测。在覆冰情况下，线路所处的气象环境一般都较为恶劣，往往伴随风载造成的舞动，因此力学计算和图像处理的方法均容易造成很大误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法，该方法采用超声测量覆冰厚度，可以精确得到导线表面覆冰的厚度，并由视频监控提供全局覆冰情况监测，可自动激活，并采集现场信息经过处理后发回电网控制中心，为输电线除冰提供准确的依据。该方法包括以下步骤步骤一通过超声波探头向输电线发射高频脉冲信号，并接收反射波，测量没有覆冰情况下超声波探头和输电线表面的距离Cltl ；步骤二 当气象参数达到预警值时，对输电线路拍摄图片，并进行图像处理；步骤三当图像处理结果显示没有覆冰存在，图像处理数据发送回电网控制中心， 然后停止监测；步骤四当图像处理结果显示输电线上有覆冰存在，则通过超声波探头发射高频脉冲信号，同时定时器开始计时，脉冲到达覆冰导线表面形成反射，反射波返回至接收器计时停止，通过精确测量超声波在覆冰中传播的时间测得超声波探头到覆冰间的距离Cl1 ；步骤五有覆冰情况下,计算得到覆冰的厚度D = (I0-Cl1 ；
步骤六测量得到的数据发送回电网控制中心；步骤七电网控制中心可发送查询指令通过第一电网控制中心查询�？榛虻诙缤刂浦行牟檠？橹匦虏檠蟛问�、线路的覆冰情况、以及覆冰厚度；步骤八监测结束，等待下一次监测命令。所述步骤三种的定时器的晶振频率为12MHz，以确保精度达到I μ S，保证超声的测量误差小于1mm。本发明的有益效果为超声波方向性好、适合于定向发射、不需要与输电线直接接触，测量输电线覆冰的厚度能够精确到Imm以内，通过多点测量可以准确的得到不同档距内的覆冰厚度，是作为测量覆冰厚度的理想方法，能为电网输电线除冰提供有效的依据。超声波测量覆冰厚度不受气象环境的影响，可以在低温环境中作业，视频监控系统可以为覆冰情况提供宏观监测。
图I为本发明的工作流程图。图2为本发明所述方法工作时的位置关系示意图；图3为本实施例中采用的装置的模块连接示意图；图中标号I-覆冰；2_高频脉冲信号；3_超声波探头；4_反射波；5_输电线。
具体实施例方式本发明提供了一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法，下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。本发明可以基于所述装置实现，其具体结构如图3所示。该装置由气象监测及查询模块、覆冰厚度测量�？椤⒌纪ǹ�、信号发送模块、电源、唤醒控制�？椤⒌谝坏缤刂浦行牟檠？樽槌�。气象监测及查询�？榘ù衅髡罅�、气象参数采集�？椤⒃ぞ问柚媚？�、第二电网控制中心查询�？椋蟛问杉？榉直鹩朐ぞ问柚媚？榧按衅髡罅辛樱缤刂浦行牟檠？榉直鹩肫蟛问杉？榧霸ぞ问柚媚？榱樱� 第二电源与预警参数设置�？榱樱谌缭从氪衅髡罅辛樱桓脖穸炔饬磕？榘ㄊ悠荡砟？椤⒊夂衲？�、减法运算模块以及差分曼彻斯特编码模块，视频处理模块和减法运算�？榉直鹩氤夂衲？�、差分曼彻斯特编码�？榱樱凰霾罘致顾固乇嗦肽？橛胄藕欧⑺湍？榱樱凰鲈ぞ问柚媚？�、视频处理模块以及唤醒控制�？榉直鹩氲纪ǹ亓樱坏谝坏缤刂浦行牟檠？橛牖叫芽刂颇？榱樱坏谝坏缭捶直鹩氲纪ǹ�、唤醒控制�？榱�。所述传感器阵列由温度传感器、湿度传感器、雨量传感器、风速传感器组成；且均为无线传感器，用于监测气象条件，能够向气象采集�？槭凳钡姆⑺推蟛问畔�。第一电源、第二电源和第三电源均为太阳能电池。超声测厚�？椴捎贸ㄌ酵�。该装置采用本发明所述方法进行监测的工作流程以及工作状态如图I和图2所示，具体为
步骤一超声测厚�？榭刂瞥ㄌ酵�3向输电线5发射高频脉冲信号2，并接收反射波4，测量没有覆冰情况下超声波探头3和输电线5表面的距离Cltl ；步骤二 当气象参数达到预警值，预警参数设置�？榧せ罡脖穸炔饬磕？椋舳悠荡砟？椋徊街枞枷翊斫峁挥懈脖嬖冢枷翊硎萃ü藕欧⑺湍？榉⑺突氐缤刂浦行模籺时间后，唤醒控制模块断开导通开关，电路休眠；步骤四图像处理结果显示输电线5上有覆冰I存在，电路继续激活超声测厚�？椋ㄌ酵�3发射高频脉冲信号2的同时开始计时，脉冲到达覆冰导线表面形成反射， 反射波4返回至接收器计时停止，通过精确测量超声波在覆冰中传播的时间T测得超声波探头3到覆冰I间的距离Cl1，定时器的晶振频率为12MHz，以确保精度达到I μ s，保证超声的测量误差小于Imm ;在外界环境中，超声波波速与温度的近似关系为C = C0+0. 607XT, C0 为零度时超声波在空气中传播的速度332m/s，T为环境温度(V ) ；t时间后，唤醒控制�？槎峡纪ǹ兀缏沸菝撸徊街栉逵懈脖榭鱿鲁獾玫氖菥醴ㄔ怂隳？榈募扑愕玫礁脖鵌的厚度 D = Cl0-Cl1 ；步骤六测量得到的数据由差分曼彻斯特编码�？榻斜嗦耄⑹莅螅尚藕欧⑺湍？榉⑺突氐缤刂浦行模徊街杵叩缤刂浦行目煞⑺筒檠噶钔ü谝坏缤刂浦行牟檠？榛虻诙缤刂浦行牟檠？橹匦虏檠蟛问�、线路的覆冰情况、以及覆冰厚度；步骤八t时间后，覆冰厚度测量模块休眠。
权利要求
1.一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一通过超声波探头向输电线发射高频脉冲信号，并接收反射波，测量没有覆冰情况下超声波探头和输电线表面的距离Cltl ；步骤二 当气象参数达到预警值时，对输电线路拍摄图片，并进行图像处理；步骤三当图像处理结果显示没有覆冰存在，图像处理数据发送回电网控制中心，然后停止监测；步骤四当图像处理结果显示输电线上有覆冰存在，则通过超声波探头发射高频脉冲信号，同时定时器开始计时，脉冲到达覆冰导线表面形成反射，反射波返回至接收器计时停止，通过精确测量超声波在覆冰中传播的时间测得超声波探头到覆冰间的距离Cl1 ；步骤五有覆冰情况下，计算得到覆冰的厚度D = (I0-Cl1 ；步骤六测量得到的数据发送回电网控制中心；步骤七电网控制中心可发送查询指令通过第一电网控制中心查询�？榛虻诙缤刂浦行牟檠？橹匦虏檠蟛问�、线路的覆冰情况、以及覆冰厚度；步骤八监测结束，等待下一次监测命令。
2.根据权利要求I所述的一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法，其特征在于， 所述步骤三种的定时器的晶振频率为12MHz，以确保精度达到I μ s，保证超声的测量误差小于Imm0
全文摘要
本发明涉及电力设备状态监测领域，具体涉及一种电网输电线路覆冰状态的智能监测方法。本方法通过超声波探头向输电线发射高频脉冲信号，并接收反射波，测量没有覆冰情况下超声波探头和输电线表面的距离d0；对输电线路拍摄图片进行图像处理，判断是否有覆冰存在；当有覆冰存在时，测量超声波探头到覆冰间的距离d1，并计算得到覆冰的厚度D＝d0-d1，然后将测量得到的数据发送回电网控制中心。本方法不受气象环境的影响，可以在低温环境中作业，视频监控系统可以为覆冰情况提供宏观监测。
文档编号G01D21/02GK102589618SQ201210041269
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者何青, 吕锡锋, 杜冬梅 申请人:华北电力大学
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