[发明专利]一种覆冰盐分的测量方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种覆冰盐分的测量方法及装置。

【背景技术】

覆冰会对输电线路造成严重危害，几乎每年都有输电线路因为出现覆 冰导致的严重停电事故，尤其是2008年南方地区的冰冻灾害，给电网的安 全运行带来严峻的考验。

覆冰对输电线路的影响主要体现在输电导线和线路绝缘子两个方面， 目前对于绝缘子覆冰的覆冰形成机制和闪络规律仍没有充分认识，没有较 好的防范措施。

据调查统计，输电线路覆冰闪络事故通常发生在午间。这一时段环境 温度较高，绝缘子表面附着的冰体开始融化，造成沿面泄漏电流升高，使 冰尖间隙承担大部分压降，从而诱发电弧放电甚至闪络。在这一过程中， 泄漏电流的变化受融冰水电导率影响显著，因此，有必要对冰体中的盐分 分布规律予以研究。

自然界中绝缘子表面覆冰由底部固液气三相接触点逐渐发展至表层， 冻结的方向决定了盐分迁移的方向，而迁移速率取决于电场作用下的覆冰 增长速率以及不同伞径影响下的水滴碰撞率。盐分的分布状态直接影响到 融冰过程中水膜电导率大小。

为了研究绝缘子覆冰的形成规律和冰闪规律，研究者往往通过人工覆 冰实验来模拟自然环境中输电线路的覆冰状态。如中国电力科学研究院、 南方电网研究中心、重庆大学、清华大学深圳研究生院等都建有人工模拟 气候室，在施加高电压的条件下，模拟输电线路和绝缘子的覆冰情况，研 究覆冰闪络规律。

现有的研究发现，人工覆冰实验时，随着覆冰生长或者融冰过程的发 生，冰层中的盐分会发生变化，盐分的分布与冻结过程相关，对于冰层从 绝缘子底层到冰层最外层的不同位置，其融冰水电导率是初始覆冰水电导 率的2.5倍和0.1倍，也就意味着表层冰和底层冰的盐分含量是不同的。

目前人工覆冰实验中，冰层的盐分分布主要通过融冰时融冰水的电导 率(或溶液浓度)来测量。如将冰层分成表层、中间层、底层，将冰块切 割后融化，测量融冰水的电导率。这种研究方式只能通过测量融冰水的电 导率来分析冰层的盐分成分，不能实时的测试冰层的表面状况，也不能发 现盐分分布对于覆冰的生长和覆冰闪络的影响。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种覆冰盐分的测量方法及 装置，可以实时测量覆冰层上不同位置的盐分浓度。

一种覆冰盐分的测量方法，包括如下步骤：

S1、配置不同浓度的盐溶液，并使每一份盐溶液冻结成冰块；

S2、利用激光诱导击穿光谱系统的激光聚焦照射每一份冰块，检测对 应的盐成份的光谱；

S3、建立盐的浓度与对应光谱之间的浓度-光谱函数关系；

S4、利用激光诱导击穿光谱系统的激光聚焦照射待测覆冰层的某个部 位，检测得到测量光谱；

S5、根据所述浓度-光谱函数关系和测量光谱，计算所述待测覆冰层的 所述某个部位的盐分浓度。

在一个实施例中，

在步骤S1中，使每一份盐溶液以高于设定冻结速率冻结，以使冻结 成的冰块中盐分均匀分布。

在一个实施例中，

在步骤S1中，利用液氮使盐溶液冻结成冰块。

在一个实施例中，

在步骤S1中，还包括如下步骤：

测量每一份盐溶液的电导率，建立电导率与盐分浓度之间的电导率- 浓度函数关系；

在步骤S5之后，还包括如下步骤：

根据计算得到的所述某个部位的盐分浓度和电导率-浓度函数关系，计 算所述某个部位的电导率。

在一个实施例中，

在所述步骤S4中，所述待测覆冰层通过如下步骤获得：

S41、配置盐溶液；

S42、在人工气候室中，通过控制温度和风速，通过人工覆冰方法用 步骤S41配置的所述盐溶液在不同电压等级的绝缘子上形成覆冰层。

在一个实施例中，

所述盐溶液包括NaCl、KCl溶液。

本发明还提供了一种覆冰盐分的测量装置，包括如下单元：

第一单元，用于配置不同浓度的盐溶液，并使每一份盐溶液冻结成冰 块；

第二单元，用于利用激光诱导击穿光谱系统的激光聚焦照射每一份冰 块，检测对应的盐成份的光谱；

第三单元，用于建立盐的浓度与对应光谱之间的浓度-光谱函数关系；