架空输电线路导线覆冰厚度计算

导线覆冰厚度线径订正系数的理论计算分析曹双和;陈百炼;赵立进;李昊【摘要】合理的设计冰厚可在保障电网抵御覆冰灾害能力的同时大大降低电网工程的整体造价,因此输电线路冰厚线径订正系数的正确计算具有重要的工程应用价值.本文基于量纲分析提出了一个导线覆冰碰撞率的简化计算公式,并结合雨雾凇导线覆冰理论模型导出了冰厚线径订正系数的理论计算方法,其结果与有关实验研究结果相符并优于最新行业标准(DL/T 5158-2012)推荐的方法.进一步利用该方法从理论上计算分析了不同覆冰类型冰厚线径订正系数及其差异,结果表明:雾凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而减小,雨凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而增大,而模拟雨雾凇混合覆冰情况下的线径订正系数介于前两者之间.由于具有较完整的理论基础并能够考虑不同的覆冰类型和气象条件,该方法具有较好的理论普适性,对电力线路防冰设计具有较大的应用参考价值.【期刊名称】《贵州电力技术》【年(卷),期】2018(021)009【总页数】9页(P71-79)【关键词】覆冰厚度;线径订正系数;计算方法;理论分析【作者】曹双和;陈百炼;赵立进;李昊【作者单位】贵州省电力设计研究院,贵州贵阳550002;贵州省山地环境气候研究所,贵州贵阳550002;贵州省电力科学研究院有限责任公司,贵州贵阳550002;南方电网科学研究院有限责任公司,广东广州510080【正文语种】中文【中图分类】TM752架空输电线路存在不同粗细直径的导线，如何确定不同直径线路的设计冰厚是线路设计面临的技术难题。

合理的设计冰厚可在保障电网抵御覆冰灾害能力的同时大大降低电网工程的整体造价，因此冰厚线径订正系数的计算具有重要的工程应用价值。

确定输电线路设计冰厚需要获取大量的历史覆冰资料，一般通过历史资料或实验数据统计分析确定[1-4]。

基于多年的研究成果，国际电工委员会(IEC)发布的架空线路设计标准(IEC60826)推荐了导线覆冰质量的线径订正公式[5]，我国发布的电力行业标准(DL/T 5158-2002及DL/T 5158-2012)也推荐了标准冰厚的线径订正系数公式[6-7]。

一种基于力学分析的覆冰厚度计算方法唐剑彬林瑞全（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350108）摘要为了减小线路覆冰厚度的计算误差，提出了一种基于力学分析的覆冰厚度计算方法，该方法考虑到垂直比载变化特性的情况，利用绝缘子串的拉力、倾斜角等监测数据作为输入量，根据架空线路状态方程和杆塔力学平衡方程求解覆冰状态下的导线比载；为减小因监端数据稳定性带来的计算偏差，进一步利用无覆冰时的历史监测数据对比载进行修正，进而计算导线覆冰厚度。

最后，以某一线路实际的监测数据进行验证，结果表明：与传统上采用几何分解的方法对比，本文所提出的覆冰厚度计算方法，其计算误差较小，满足工程需求。

关键词：输电线路；覆冰厚度测量；垂直比载；力学分析A method for calculating ice thickness based on mechanical analysisTang Jianbin Lin Ruiquan(College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108)Abstract In order to reduce the calculation error of icing thickness of transmission line, a calculation method of icing thickness based on mechanical analysis is proposed. Considering the variation of vertical specific load, the method uses the monitoring data of tension and inclination angle of insulator string as input, and calculates the icing thickness according to the state equation of overhead transmission line and the balance equation of tower mechanics. In order to reduce the calculation deviation caused by the stability of monitoring data, the historical monitoring data without icing are used to modify the specific load of the conductor, and then the ice thickness of the conductor is calculated. Finally, the actual monitoring data of a certain line are used to verify the results. Compared with the traditional method of geometric decomposition, the calculation error of ice thickness proposed in this paper is small, which meets the engineering requirements.Keywords：transmission line; ice thickness measurement; vertical specific load; mechanical analysis覆冰是一种具有很大的随机性和不可抗拒性的自然灾害，其严重影响了电网的安全和线路的稳定运行[1-2]。

一种双目视觉输电线路覆冰厚度测量方法一、背景介绍电力输送线路是电力传输的重要通道，而在冬季，覆冰往往成为电力输送线路的难题。

浓厚的覆冰会增加输电线路的负荷，进而影响线路的稳定性，甚至造成线路短路或破坏。

及时准确地测量输电线路的覆冰厚度对于保障供电安全至关重要。

二、双目视觉技术原理双目视觉技术是一种利用两个摄像头同时获取景物，通过计算两个摄像头之间的视差来获取景物的三维信息的技术。

在视差计算的基础上，可以进一步计算出目标物体的尺寸、形状等信息。

双目视觉技术可以有效地实现对输电线路覆冰厚度的测量。

1. 图像采集需要安装两个摄像头在一定距离内，保证它们可以同时拍摄到输电线路的覆冰情况。

然后，通过两个摄像头同时拍摄线路的图像，并保存下来以备后续处理。

2. 视差计算接下来，需要对两个摄像头拍摄的图像进行视差计算。

视差是指同一景物在两个不同摄像头中的成像位置之间的距禁计算出视差后，可以利用三角测量的原理计算出目标物体的距离。

3. 覆冰厚度计算通过对视差和距离的计算，可以得到输电线路上的覆冰厚度。

通过对图像中的输电线路和覆冰进行识别和分割，可以进一步对覆冰厚度进行测量。

可以将测量得到的覆冰厚度以图像的形式展示出来，以便工作人员进行观测和分析。

四、实验验证为了验证基于双目视觉的输电线路覆冰厚度测量方法的有效性，我们进行了一系列的实验。

在实验中，我们使用了两个工业级摄像头，并选取了不同的输电线路进行了测量。

实验结果表明，基于双目视觉的输电线路覆冰厚度测量方法具有较高的测量精度和稳定性。

通过对实验数据的分析，我们发现该方法在不同的环境条件下都能够准确地测量出输电线路的覆冰厚度，并且能够实时监测覆冰的变化情况。

五、结论与展望基于双目视觉的输电线路覆冰厚度测量方法具有测量精度高、速度快、非接触式等优点，能够有效地帮助电力部门及时发现和解决输电线路的覆冰问题。

未来，我们将进一步完善该方法，在实际应用中推广并进行进一步的优化和改进，以更好地服务于电力输送领域。

线路设计计算与校验事项一．杆位排定杆位前应做设计事项1、导地线比载计算1）自重比载g1 = 1.025（γgsg+γlsl）/s×10-2 = q1/s×10-2 N/m*mm2式中：γ—材料容重mg/ mm3sg—钢线截面积 mm2sl—铝线截面积 mm2s —综合截面积 mm2q1—每千米导线重量 kg功能：计算导地线单位面积、单位长度的自身重量。

2）冰重比载 g2 = q2/s = πb(b+d) γ×10-2 N/m*mm2式中：b —覆冰厚度 mmD —架空线直径mmγ—冰的容重mg/ mm3复冰时垂直总比载g3 = g1+ g2功能：计算导地线单位面积、单位长度的复冰重量。

3）导线风压 p=αF cdlZv2/16sin2θ N式中：p—垂直线路方向的风荷载 kgαF—风速不均匀系数V＜20=1.0；20＜V＞30=0.85；30＜V＞35=0.75 c—风荷载体形系数 d≥17为1.1；＞17为1.2；复冰1.2d—架空线外径mmlZ—水平档距mV—设计风速m/θ—风向与线路方向夹角功能：计算杆塔在一定的水平档距，相应风速作用下，导地线对杆塔挂点产生的水平作用力。

理论风压p= 1/2mv2 =1/2 ×γ/9.8 ×v2 = v2 /16 N式中：p—理论风压γ—空气容重v—风速 m/秒m—空气质量=γ/9.8(空气的重力加速度)无冰时风压比载 g4 =αFcdlZv2/16/s×10-2 N/m*mm2复冰时风压比载 g5 =αFc(d+2b)lZv2/16/s×10-2 N/m*mm2无复冰时综合比载g6 =√g12+ g42 N/m*mm2有复冰时综合比载g7 =√g32+ g52 N/m*mm22、解析状态方程式σ-(l2 g2 /24/β/σ2 )=σm- -(l2 gm2 /24/β/σm2 )–(α/β) ×(t-tm)式中：σ—变化的架空线应力， N/mm2σm—控制的架空线应力（最大使用应力）N/mm2g —变化的架空线比载 N/m*mm2g —控制的架空线比载 N/m*mm2α—温度线膨胀系数 1/℃β—弹性伸长系数 N/mm2E —弹性模量，功能：悬挂于两固定点的导地线，当气象条件变化时，导地线应力及弧垂也相应发生变化；当已知某一组合气象条件下的导地线应力、比载、气温，即可求出任一组合气象条件下的比载和应力变化值。

输电线路导线覆冰厚度识别作者：万华舰田兴瑞胡文斌来源：《华中电力》2014年第02期摘要：为进行输电线路导线覆冰厚度识别，利用图像法，采用灰度化、二值化、形态学处理、图像标记、边缘检测、Radon变换直线检测等步骤分别识别导线无冰图和导线覆冰图中的导线直径，计算导线覆冰厚度，计算结果与利用力学模型计算得到的覆冰厚度一致，表明该方法抗噪性好，误差小，具有实用性。

关键词：覆冰；图像；厚度识别；形态学；图像标记；Radon前言在电力系统遭受的各种自然灾害中，冰灾是最为严重的威胁。

覆冰轻则导致闪络、跳闸、金具损坏，重则造成导线断线、杆塔倒塌，甚至造成大电网解列[1-6]。

准确可靠的输电线路导线覆冰状态监测系统能够有效指导输电线路导线除冰工作[7]，输电线路导线覆冰厚度识别及预测是该系统中的关键技术。

输电线路覆冰在线监测装置中的传感器易受气象因素的影响而测量不准确。

鉴于图像法的直观性和数据的可靠性，本文采用图像法进行输电线路导线覆冰厚度识别。

文献[8]中采用单点识别，误差较大，本文基于文献[8]结论中提出的第三种改进方法，采用形态学处理、图形标记、Radon变换等步骤处理，计算结果与利用力学模型计算的结果一致。

1 输电线路导线覆冰厚度识别步骤导线无冰图及导线覆冰图来源于文献[8]，如图1，导线直径为27.63mm。

文献[8]中采用图像法，采用单点识别得导线覆冰厚度为27.6mm。

考虑到覆冰实际情况，采用单点识别误差较大，故本文采用Radon变换直线检测来识别导线覆冰厚度。

本文导线覆冰厚度识别流程如下：（1）灰度化，利用灰度计算公式[9]，将彩图变为灰度图；（2）二值化，根据最大类间方差法[10]确定最佳阈值将灰度图二值化；（3）形态学处理，消除二值化后的结果图中存在的外部孤立点及内部缺口；（4）图像标记，根据目标物导线所在连通域的面积大小范围消除背景噪声；（5）边缘检测，根据灰度的不连续性进行边缘检测；（6）Radon变换直线检测，检测导线的轮廓；（7）导线覆冰厚度计算。

基于图像处理的输电线路覆冰厚度计算方法菅瑞琴;王玲桃;王伟【摘要】Winter icing of high-voltage overhead transmission lines is one of the natural disasters in the power system.Researchers have developed many on-line monitoring devices for ice coating.The monitoring technology that monitors the ice covered line with camera and the sensor may transmit the images collected from the ice covered line to the LCD for image processing and calculation and send the temperature and humidity collected by the sensor to the mobile phone.After analysis of the collected and calculated data,the icing thickness of the ice covered line could be calculated.Experimental data has verified the feasibility and accuracy of the system.%高压架空输电线路冬季覆冰是电力系统的自然灾害之一,科研工作人员研发了许多覆冰在线监测装置.针对利用摄像机与传感器监测覆冰线路这种监测技术,将采集到的覆冰线路图像传到液晶屏进行图像处理与计算,将传感器采集到的温湿度传到手机显示,对采集与计算后的数据进行分析,最后对有覆冰的线路进行覆冰厚度的计算.试验数据验证了系统的可行性与准确性.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】3页(P116-118)【关键词】输电线路;覆冰;在线监测;图像处理;覆冰厚度【作者】菅瑞琴;王玲桃;王伟【作者单位】山西大学电力工程系,山西太原 030013;山西大学电力工程系,山西太原 030013;国网安徽省电力公司宿州供电公司,安徽宿州 234000【正文语种】中文【中图分类】TP751;TM4720 引言今后10年到20年是我国电力工业高速发展的时期，输电线路的电压等级逐步提高，输电线路沿线经过的地区更为复杂[1]，一些主导因素如温度、湿度等的影响，导致在输电线路上很容易形成覆冰。

第４ｏ卷第５期　２０１７年１Ｏ月　四川电力技术　

Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．５　

Ｏｃｔ．，２０１７　

架空输电线路设计冰区划分方法综述　郭新春　（中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川成都６１００２１）　

摘要：冰区划分是架空输电线路设计的关键问题之一，对线路工程建设的经济合理性及运行的安全可靠性具有重　要影响。针对目前国内输电线路设计冰区划分方法及应用进行了介绍，对其存在的问题和发展趋势分别进行了探讨　和展望。　关键词：输电线路；冰区划分；应用　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｚｏｎｉｎｇ　ｏｆ　ｉｃｉｎｇ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｉｓｓｕｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ，ａｎｄ　ｈａｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｚｏｎｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｉｃｉｎｇ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉ—　ｃａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｄｉｓ—　ｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｉｃｉｎｇ　ｓｕｒｖｅｙ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ；ｚｏｎｉｎｇ　ｏｆ　ｉｃｉｎｇ　ａｒｅａ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　中图分类号：ＴＭ７２６文献标志码：Ａ文章编号：１００３—６９５４（２０１７）０５—００４７—０４　

０前言　导线覆冰指在一定的气象条件下，雨凇、雾凇、　雨雾凇混合冻结物和湿雪凝附在导线上的现象。导　线覆冰会导致导线和杆塔的荷载增加、迎风面积扩　大，极易产生不稳定的弛振，常造成线路跳闸、闪络、　扭转、断线、倒塔等事件，从而导致停电等事故。中　国的电网建设从局部小区域发展到局部大区域，越　来越多的输电线路开始穿越一些高山大岭的重冰　区，电网冰灾开始大量出现，导线覆冰问题引起了国　内学术界和工程设计人员的高度关注。随着全国电　网的联网建设与西南水电建设的快速发展，高海拔　山区输电线路覆冰问题将愈发突出，因此，架空输电　线路设计冰区划分成为了线路抗冰安全设计的关键　技术之一，对电网工程建设的经济合理性及运行的　安全可靠性具有重要意义。　１方法及应用　目前，国内电网工程规划设计中主要采用数理　统计、历史覆冰调查等方法来确定线路设计冰厚，再　结合其他参考资料确定冰区划分；尝试将数值模拟　和数字冰区划分技术引入工程实践。　１．１数理统计方法　数理统计方法是基于工程区域长系列实测覆冰　数据，运用统计学的方法对覆冰量级进行分析，研究　导出其概念规律性。在工程区域或邻近区域具有实　测覆冰系列资料时，需搜集覆冰过程极值进行统计分　析。首先按ＤＬ／Ｔ　５５０９—２０１５（＜架空输电线路覆冰勘　测规程》给出的公式计算标准冰厚，即将不同形状、不　同密度的覆冰换算为标准状态下（覆冰横截面为圆　形，密度为０．９　ｇ／ｃｍ。）的冰体厚度。然后，根据标准　冰厚数据系列进行频率计算，得到设计重现期下的标　准冰厚成果。最后，按线路工程设计标准和布设条件　进行设计冰厚计算，通过进行高度、线径、地形、走向　等订正得到路径区段的设计冰厚成果。　在覆冰计算过程中，涉及到的覆冰密度、形状系　数、高度换算、线径换算和地形换算等参数应由当地　实测覆冰资料计算分析确定。无资料地区可按ＤＬ／　Ｔ　５５０９—２０１５（架空输电线路覆冰勘测规程》相关规　定选用。　当工程区域内观冰站或高山气象站有１０年以　上的年最大覆冰观测资料时，观测站设计冰厚应采　用频率计算方法确定。频率计算中概率分布模型应　根据冰厚时间序列的分布特性选用，并应选择其中　与观测数据拟合最佳的模型计算值作为测站设计冰　厚采用值。覆冰概率分布模型应选用Ｐ—ｍ型、极　．４７．　第４Ｏ卷第５期　四川Ｉ电力技术　Ｖｏ１．４０。Ｎｏ．５　２０１７年１Ｏ月　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｏｃｔ．。２０１７