[发明专利]一种极端气象条件下的架线的云预警系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种架线的监测系统，尤其涉及一种可以针对极端气象条件对输电塔线等架线的状况进行预警的系统。

背景技术

近年来由于极端气象情况频发，输电塔线系统发生多次倒伏事故。例如，2005年5月，青海省暴风导致一座330千伏输电塔倒塌；2009年6月，江苏雷暴大风导致500千伏的输电塔倒伏，使输电能力下降70万千瓦；2008初，中国部分地区遭遇特大雪灾，电网多处输电铁塔倒伏。这些事故，给国民经济和民众生活造成了很大损失。除了输电塔线系统外，其它的空中架线系统如通信线缆、架空地线、张力线等含支撑结构的系统也存在类似的问题。

针对上述问题，近年来，出现了一些对输电塔线进行在线观测的方法和系统。例如，中国发明专利CN101979974A公开了一种输电塔全场应力监测方法，建立输电塔高保真有限元模型，在输电塔上安装GPS，通过获取工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得输电塔姿态数据，代入依据输电塔高保真有限元模型建立的结构静力方程，获得工作状态下的全场应力。该方法只能获取输电塔的应力情况。中国实用新型专利CN201289391Y公开了一种输电塔环境振动状态在线监测及无线远传系统，包括现场采集站和主站，所述的现场采集站包括信号调理仪、采集卡、工业控制计算机和无线网卡，振动传感器通过信号调理仪与采集卡连接，风速风向传感器和温度湿度传感器分别连接在采集卡上，所述的采集卡与工业控制计算机连接，在工业控制计算机上还连接有无线网卡；所述的主站包括相互连接的无线数据接收系统和数据分析记录系统。通过设置现场采集站将多种传感信号输送至远端的主站上，便于进行数据分析记录，为输电塔的长期性能健康诊断提供依据。

但是，现有的这类输电塔线在线观测系统只能够实时报告输电塔现有的工作状态，不能够达到提前预警的效果；同时，由于缺乏输电塔线所在地的气象预报，无法准确预测未来的风速，气温等气象数据，从而无法预测该输电塔线的抗灾害能力。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种极端气象条件下的架线的云预警系统以及云预警方法，以对架线在极端气象条件下的抗风、抗冰雪能力进行预测，达到预警效果。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种极端气象条件下的架线的云预警系统，包括在线监测模块，所述在线监测模块由设置在各架线塔上的前端系统和远程监测系统构成，前端系统和远程监测系统间经通信系统连接，所述前端系统中设有振动传感器和气象传感器，还设有由风速模拟计算模块和云专家系统模块构成的预警系统，所述风速模拟计算模块将计算的地域按架线走廊进行网格划分，结合在线监测模块的气象传感器返回的微气象数据和宏观天气预报，通过湍流模型的计算，获得预测时刻的架线走廊的风速分布；所述云专家系统模块中包括有架线系统的有限元模型数据库和专家模块，所述专家模块利用有限元模型数据库结合风速模拟计算模块获得的预测时刻的架线走廊的风速分布，得出预测时刻的架线的静动态响应和积冰雪情况。

上述技术方案中，所述云专家系统模块中设有架线健康档案数据库。由于有了日常的健康诊断，所以可以对架线系统进行日常的维护，同时更新相关有限元模型数据库，确保数据库的信息的真实性。

一种极端气象条件下的架线的云预警方法，在各架线塔上设置前端系统，在前端系统中设置振动传感器和气象传感器，通过振动传感器获得架线的振动参数，通过气象传感器获得架线周围的微气象数据，利用通信系统将前端系统的检测数据传送至远程监测系统；利用架线所处的地形，将架线走廊进行网格划分，结合得到的微气象数据和宏观天气预报，通过计算流体动力学（CFD）模型的计算，获得预测时刻的架线走廊的风速分布；通过架线系统的有限元模型数据库，结合获得的预测时刻的架线走廊的风速分布，得出预测时刻的架线的静动态响应和积冰雪情况。

上述技术方案中，架线走廊的风速分布的计算可以用有限体积法建立CFD模型得到。通过地理信息系统（GIS）可以获取架线所在区域的地形地貌的数据，建立架线区域的复杂风场湍流模型，得到架线走廊的风速分布。

架线的静动态响应可以用有限元进行计算，积冰雪情况可以用流固耦合模型结合粒子模型模拟得到。

上述技术方案中，可将结果数据实时通过云平台传回终端系统，及时发布预警信息。同时该模块具有健康诊断功能，可以定期通过模态分析、小波分析的功能将在线监测系统获得的监测数据与理论分析相结合，进行健康诊断，建立健康档案数据库。

同时还可以给定制用户，提供通过短信和邮件提供预警服务。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：