[发明专利]一种覆冰监测用旋转多圆导体直径计算方法

说明书

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种覆冰监测用旋转多圆导体直径计算方法，该方法通过设定覆冰环境参数的取值范围，根据旋转导体覆冰模型，获得直径和覆冰速率的关系曲线，根据覆冰速率随环境参数的变化特性选择圆导体直径范围，最终在该范围内获取旋转多圆导体的最佳直径。目的在于通过数值模拟从水滴碰撞、冻结等过程中分析旋转导体覆冰增长规律，量化各环境参数对旋转导体覆冰增长速率的影响特性，提出一种可靠的旋转多圆导体直径的选择方法，为覆冰参数的准确预测，及时开展电网防冰减灾工作提供技术参考。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种覆冰监测用旋转多圆导体直径计算方法。

背景技术

输电线路覆冰已成为长期威胁我国电网运行的安全问题。作为电力系统电能传输的关键设备，输电线路的运行状态直接影响电网的安全稳定，然而远距离、大容量的输电工程将不可避免的穿越高海拔、多积雪、重覆冰等影响输电线路安全运行的区域。自上世纪50年代以来，仅记录在案的冰灾事故已多达上千起，特别我国南方多省大范围、长时间的罕见冰冻天气，容易造成大量的输电线路覆冰倒塔、导线断裂、绝缘子串闪络等事故，导致大范围的供电中断乃至系统解裂，严重影响了人民的正常生活，对电力系统造成了极其严重的破环，给国民经济造成了上千亿的巨大的损失。电网覆冰已经成为新的常态，现有的防冰、融冰技术尚未完全满足电网的冰灾防治需求，覆冰导致的断线、舞动、闪络等仍时有发生。

影响覆冰的环境因素包括风速、温度、空气中液态水含量和水滴中值体积直径(MVD)等四项。实时准确获得该四项环境参数是覆冰预测模型运用于工程实践的基础。一般的气象传感器仅能采集风速、温度、空气湿度等环境参数，无法获得空气中液态水含量及MVD，且在覆冰环境下很难正常工作。旋转多圆导体法采用间接测量的方式，通过旋转多导体表面覆冰量的变化差异求得对应的覆冰环境参数，是一种较为实用的测量技术。然而，旋转多圆导体的直径选择并没有完善的指导方法，导致该使用的旋转多圆导体因为结构的差异而存在较大的测量误差。

发明内容

本发明为了解决上述问题，本发明提供一种覆冰监测用旋转多圆导体直径计算方法，本方法从导线覆冰增长机理出发，基于旋转圆导体覆冰数值计算模型，通过数值仿真计算出空气中过冷却水滴在旋转圆导体表面的碰撞和冻结系数，得到四项覆冰环境参数对不同直径旋转圆导体覆冰增长速率的影响规律，综合考虑旋转多圆导体法在工程运用中面临的覆冰质量采集及覆冰后直径趋于一致等问题，提出一种可靠的多导体直径优化选择方法。

本发明所采用的技术方案是：一种覆冰监测用旋转多圆导体直径计算方法，包括以下步骤：

S1：根据覆冰环境，设定覆冰环境参数的取值范围，覆冰环境参数包括风速、空气中液态水含量、环境温度和水滴中值体积直径；

S2：选取覆冰环境参数中的变化幅度小的两项，在取值范围内选取一个取固定值；所选取的覆冰环境参数的固定值为不利于旋转多圆导体表面覆冰增加的值；

S3：建立旋转多圆导体覆冰增长模型，根据旋转多圆导体覆冰增长模型，得出旋转圆导体表面的覆冰增长速率，随旋转多圆导体直径变化，在不同的覆冰环境参数下的关系曲线；

S4：根据步骤S3得到的关系曲线，确定旋转多圆导体直径的选择范围，校验所确定的直径范围内的旋转多圆导体的可测量性和灵敏性，若校验后的可测量性和灵敏性满足要求，则进入步骤S5；若校验后的可测量性和灵敏性不满足要求，则进入步骤S6；

S5：在确定的旋转多圆导体直径选择范围内，任意选取数个旋转多圆导体直径即可；

S6：重新调整覆冰环境参数的取值范围，重复步骤S1-S4。

优选的，步骤S3中的旋转多圆导体覆冰增长模型为Makkonen导线覆冰模型。

优选的，步骤S2中所选取的变化幅度小的两项覆冰环境参数为环境温度和空气中液态水含量。