[发明专利]基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置及方法，它包括控制单元，取电单元与高频励磁电源变换单元通过导线连接；高频励磁电源变换单元与监测单元通过导线连接；监测单元与控制单元通过导线连接；解决了现有技术没有精确监测输电线路导线覆冰厚度和状态等技术问题。

技术领域

本发明属于覆冰厚度监测技术领域，尤其涉及一种基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置及方法。

背景技术

输电线路覆冰严重危害电网的安全运行，输电线路覆冰会极大削减其机械和电气性能，导致舞动、倒塌、断线等事故的发生，给人们的生活和生产带来严重影响并造成巨大经济损失。目前，获取输电线路导线覆冰数据的方法有很多，例如在线监测预警法、导线弧垂测量法、气象监测法和称重法。在线监测预警方法由于在线监测预警方法的相关覆冰在线监测设备长期工作在强电场及复杂大气环境中，故而设备会出现可靠性较差的问题。导线弧垂测量法通过弧垂的测量计算等值覆冰厚度，同时测量导线冰厚的装置和方法都较为简单，然而，该方法只有在大档距杆塔之间，且远距离观测时才具有较高的精度。气象监测法是利用气象监测设备收集输电线路周围的温度、风速、风向以及空气湿度等气象信息后，再通过覆冰预测模型间接预测覆冰厚度，总体而言该方法的预测结果误差较大，准确性较低。应用最为广泛的称重法具有传感器安装方便，计算模型简单的优点，但是其应力传感器长期工作的环境较为复杂，容易出现可靠性较低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置及方法，以解决现有技术没有精确监测输电线路导线覆冰厚度和状态等技术问题。

本发明技术方案：

一种基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置，它包括控制单元，取电单元与高频励磁电源变换单元通过导线连接；高频励磁电源变换单元与监测单元通过导线连接；监测单元与控制单元通过导线连接。

所述取电单元包括取能线圈，所述取能线圈为电磁式互感器；

取能线圈接入导线从导线取电；取能线圈输出端与整流电路连接；

整流电路与滤波电路连接；滤波电路与稳压电路连接；稳压电路与保护电路连接。

所述监测单元为等间距三电极并联电容。

所述高频励磁电源变换单元的输出频率为1Mhz以上。

所述的一种基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置的监测方法，它包括：

步骤1、在导线上需要固定监测单元的地方加装绝缘层；

步骤2、在绝缘层上安装等间距三电极并联电容；

步骤3、等间距三电极并联电容采用锁扣锁紧；

步骤4、控制单元计算覆冰厚度值；

步骤5、覆冰厚度值通过远程通讯单元发送至监测终端。

所述等间距三电极并联电容采用圆环式电容。

覆冰厚度值的计算方法为：

电容传感器公式式中：S为电极面积，d为电极间距；当电极面积和电极间距固定时，随着覆冰厚度的增长，电极间整体的电容随之会产生变化；因此通过测量冰层电容值来反应覆冰厚度的变化；覆冰厚度与电容的基础关系为C＝k×D^e，C为覆冰电容，单位为pF，D为覆冰厚度,单位为mm，k和e为覆冰类型和覆冰形状相关系数。所述覆冰厚度值通过远程通讯单元发送至监测终端的方法为：采用手机APP应用程序和手机模块的通讯方式实现监测数据与状态的实施动态在线监测。

本发明有益效果：