[发明专利]输电线路覆冰监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于线缆监测领域，尤其涉及一种输电线路覆冰监测系统及监测方法。

背景技术

我国气象环境多变，冰灾事故时有发生，冻结在输电线路上的冰雨或冰雪，会在导线上逐渐形成一种横截面近似于椭圆形或蛋形的冰壳。输电线路的覆冰是在特定的自然环境下才能形成，当空气的温、湿度各达到一定的条件才可能形成覆冰，而当温度和湿度满足条件以后，形成覆冰的量取决于风速，当无风或是微风时，只能形成极薄的冰，当风速达到一定速度后，线路上的冰才会越积越厚。严重的覆冰会导致输电线路的损害，甚至是输电的中断，严重影响电网的安全运行。为了保证电网的安全运行，需要对输电线路的覆冰情况进行监测并实时获取输电线路上的覆冰厚度值，以为后续的处理提供基本数据。

目前，监测输电线路覆冰的方法主要有视频监测法和模拟监测法等技术，视频监测法是通过一个摄像头去获取输电线路的图像，用图像算法来取得覆冰的厚度数据；而模拟监测法则是用和输电线相同的一小段材料放在输电线附近去模拟输电线的覆冰情况， 再对这一小段材料进行各种测量以获得覆冰数据。

理论上视频监测法是理想的监测方法，直观高效，但是实际运用中视频法有诸多困难，其视频监测法所用的监测系统不但质量体积大，而且摄像头位的安装角度要求苛刻且容易导致监测图像失真，并且其后期软件开发难度大，另外高清摄像头价格昂贵，要在远距的输电给路上运用，成本很高。 模拟法取材简单， 安装方便，只要靠近输电线路放置即可， 但是难点在于要获得摸拟材料的覆冰数据还需要求助于其它的方法。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中输电线路覆冰厚度监测系统监测手段复杂、成本高的技术问题，提供一种监测手段简单、系统成本低的输电线路覆冰监测系统，该输电线路覆冰监测系统通过超声波实现对线路覆冰的监测。

本发明提供一种输电线路覆冰监测系统，所述系统包括多个超声波收发器（第一超声波收发器、第二超声波收发器、……、第N超声波收发器），用于发送和接收超声波；

主控模块，用于控制超声波收发器的工作并分析计算输电线路的覆冰厚度数据，同时控制通讯模块将覆冰厚度数据发送给监控模块；

通讯模块，用于在主控模块的控制下将输电线路的覆冰厚度数据发送给监控模块；

监控模块，用于远程监控输电线路的覆冰状态；

所述超声波收发器、通讯模块分别与所述主控模块电连接，所述通讯模块与所述监控模块通讯；其中，

所述多个超声波收发器设置在输电线路径向截面所在的平面且位于同一圆周上，所述圆周的中心位于输电线路的轴线上，所述超声波收发器在主控模块的控制下沿所述圆周的径向向输电线路一侧发射超声波。

优选地，每个超声波收发器包括一个用于根据主控模块的控制指令发射超声波的超声波发射器和一个接收反射回来的超声波的超声波接收器。

优选地，所述多个超声波收发器均布在所述圆周上。

本发明还提供一种上述输电线路覆冰监测系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，主控模块依次控制每一个超声波收发器发射超声波并接收该超声波，同时记录每一个超声波收发器从发出超声波到接收到该超声波的时间；

步骤S200，主控模块根据上述的时间计算该超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度；

步骤S300，主控模块将所述覆冰厚度值通过通讯模块传送到监控模块。

优选地，在所述步骤S100具体包括：

主控模块控制第一超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第一超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间t1；

停止第一超声波收发器的工作，主控模块控制第二超声波收发器的超声波发射器发射超声波并开始计时，并记录第二超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间t2；

以此类推，主控模块依次控制剩余的超声波收发器的工作，直到记录第N超声波收发器的超声波接收器接收到该超声波的时间tn；其中，n的取值与N对应相同，且都为自然数。

优选地，所述步骤S200具体包括：主控模块根据记录的时间t1、t2、……、tn，及公式Sm=R-V*tm/2，分别计算出每一个超声波收发器所对应的输电线路的覆冰厚度值S1、S2、……、Sn；其中，V为超声波在空气中的传播速度，R为超声波收发器到输电线路外表面的距离，m取1、2、……、n。