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输电线路覆冰成因、特征发布时间：2022-11-08T07:59:20.302Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：李一彤1 周光达2[导读] 近年来，我国覆冰灾害等自然灾害爆发呈上升趋势。
电网的安全可靠运行关系到国民生计问题，但是电网常遭受到覆冰灾害等自然灾害的侵害。
李一彤1 周光达21.国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司辽宁锦州 1210002.国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司辽宁朝阳 122000摘要：近年来，我国覆冰灾害等自然灾害爆发呈上升趋势。
电网的安全可靠运行关系到国民生计问题，但是电网常遭受到覆冰灾害等自然灾害的侵害。
覆冰灾害会对电网造成严重损失，使得输电线路以及杆塔遭到破坏，甚至造成部分地区中断供电。
提升我国电网应对覆冰灾害的能力已成为电网稳定运行的一个十分关键问题，其有效解决对于保障国民经济的持续发展和社会和谐有着重要意义。
关键词：输电线路；覆冰成因；特征1输电线路覆冰成因我国地域辽阔，纬度跨度大，具有热带、亚热带和温带等多种气候。
气候现象主要通过改变水热分布及气象条件来影响输电线路覆冰情况。
以下几种气候对我国输电线路覆冰影响显著。
（1）极涡。
极涡是指冬季北半球极区对流层中上层的绕极区气旋式涡旋。
它的形成代表着大规模寒潮降温的到来。
（2）太阳黑子。
太阳黑子是太阳活动产生的现象，通过改变太阳对地球的辐射影响地球气候。
（3）拉尼娜现象。
拉尼娜是指在地球赤道附近东太平洋中东部海域海水表面温度连续半年以上低于历史平均值0.6℃以上的大规模持续异常低温现象。
（4）气温距平。
气温距平是气温的一系列数值与平均值的差。
以2008年我国南方冰灾为例，冬季亚洲极涡面积大小直接影响了我国冷空气的强弱，对我国冬季的气温影响较大。
2007-2008年冬季极涡持续偏强造成了寒冷天气形势的长期、稳定维持，从而导致冷空气源源不断地补充南下，为冰灾的形成、发展创造了有力的气温条件。
当时太阳黑子数均在10以下，处于极小值附近。
导线覆冰过载能力计算1.导线参数的确定：首先需要确定导线的几何参数，如导线的截面积、外径和单位长度的质量。
这些参数可以通过导线的规格书或实测获得。
2.冰厚的计算：导线覆冰过载能力的计算需要知道冰的厚度。
冰的厚度可以根据冰的增长速率和覆冰时间来估算。
冰的增长速率和覆冰时间可以根据气象数据和地理位置来确定。
3.冰的重量的计算：根据冰的厚度和导线的几何参数，可以计算冰的重量。
冰的重量可以通过以下公式计算：冰的重量=冰的密度×冰的体积其中，冰的密度一般取0.9 g/cm³，冰的体积可以通过导线的几何参数和冰的厚度计算得出。
4.导线的过载能力计算：导线的过载能力可以通过计算导线的最大张力来确定。
导线的最大张力是导线能够承受的最大拉力，超过这个拉力导线就会发生断裂。
最大张力=(导线的抗拉强度×导线的截面积)/安全系数其中，导线的抗拉强度可以根据导线的材料性质和规格书确定，安全系数一般取1.55.过载情况的判断：根据导线的实际载荷和最大张力的比较，可以判断导线是否发生过载。
如果实际载荷小于最大张力，则导线未过载；如果实际载荷大于最大张力，则导线发生过载。
导线覆冰过载能力计算是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，如导线的材料性质、冰的增长速率、导线的几何参数等。
此外，不同的导线类型和规格也会有不同的过载能力。
因此，在实际计算中需要根据具体情况进行调整和修正。
导线覆冰过载能力计算对于电力系统的安全运行至关重要。
准确计算导线的过载能力可以帮助电力系统设计者选择合适的导线类型和规格，确保电力系统在覆冰情况下的正常运行。
此外，在电力系统运行过程中，及时监测和评估导线的覆冰情况，以及根据实际情况调整和修正导线的过载能力，也是确保电力系统安全运行的重要措施。
输电线路覆冰在线检测覆冰引起的输电线路导线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线及绝缘子闪络等生产事故，严重影响了电网的正常运行。
目前，检测线路覆冰的方法主要有人工巡视检测、观冰站等，这些方法存在着人工巡视劳动强度大、时间长，检测结果准确度不高等问题。
因此探讨更为完善的检测技术对输电线路的运行及提高整个电力系统的安全可靠性具有重要的实际意义和指导作用。
1 相关标准（1）Q/GDW 554-2010 《输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规范》（2）Q/GDW182-2008《中重冰区架空输电线路设计技术》（3）DL/T 5440-2009 《重冰区架空输电线路设计技术规程》2 覆冰在线检测技术导线上的覆冰一般可分为4类：雨淞、混合淞、雾淞和积雪，其中雨淞和混合淞对导线的危害最为严重。
输电线路设计时，以雨凇为基准折算拟定覆冰允许厚度。
线路覆冰检测最基本的是对覆冰厚度的检测，然后和设计值比较。
除了检测实际运行输电线路的覆冰厚度外，也常通过模拟导线法进行检测。
输电线路覆冰在线监测技术是通过在易覆冰区域的铁塔上安装覆冰自动检测站，运用在线检测的传感器、装置电源、通讯网络等关键技术，随时掌握线路的覆冰情况，并可实现预、报警，达到降低电网覆冰事故损失的目的。
在线检测系统既减轻了个人劳动强度、降低事故的发生概率，又能及时地了解线路的覆冰情况，故而得到广泛推广运用。
3 输电线路覆冰在线检测方法在线检测技术的机理是利用传感器（安装位置如图1示）获得导线的重力变化、杆塔绝缘子的倾斜角、导线舞动频率以及线路现场的温度、湿度、风速、风向、雨量等数据信息通过无线通讯网络传往监控中心，然后再通过建立数学模型近似计算出当前的导线等效覆冰厚度，最后经专家分析软件得到结论。
应用于覆冰的在线检测法有很多，从覆冰检测原理及分析方法来说，可分为称重法、导图1 拉力传感器现场安装示意图线倾角-弧垂法、图像法。
3.1 称重法称重法包括冰样称重检测法和荷重增量法，目前荷重增量法的应用较广泛。
导线覆冰过载能力计算导线覆冰过载能力计算是电力工程中的重要内容之一，它用于评估导线在冰覆盖条件下的安全运行能力。
在导线覆冰情况下，冰重对导线传输电流的影响将导致导线温度升高，从而降低了其导线的承载能力。
因此，为了确保导线的正常运行，导线覆冰过载能力的计算至关重要。
导线覆冰过载能力计算的基本原理是通过考虑导线的导热、对流、辐射传热，以及冰厚度和冰负荷的变化，计算出导线在冰覆盖条件下的温度分布和承载能力。
由于导线在运行中会发生散热，系统会为导线提供足够的冷却能力，以控制导线的温度在安全范围内。
在进行导线覆冰过载能力计算时，根据导线的型号、材质、导线间距、冰覆盖率和冰的类型等参数，可以采用不同的计算方法和公式。
以下是一种常用的导线覆冰过载能力计算方法的步骤：1.确定冰的类型和冰的密度。
冰的类型可以根据气象条件和环境温度进行判断。
冰的密度可以通过实测或经验公式计算获得。
2.确定导线的型号和材质。
不同型号和材质的导线具有不同的热导特性和承载能力。
3.计算导线正常运行条件下的温度分布。
可以通过传热方程和边界条件进行计算，考虑导线材料的热导特性、传热方式（导热、对流、辐射）、环境温度等因素。
4.计算导线覆冰情况下的温度分布。
根据导线正常运行条件下的温度分布和冰的覆盖情况，计算出导线覆冰情况下的温度分布。
5.判断导线是否过载。
根据导线的耐温性能和冰的类型，比较导线覆冰情况下的温度分布与导线的耐温极限，判断导线是否过载。
6.如果导线过载，则需要采取相应的措施。
例如，增大导线的截面积，增加通风量，改变导线的布置方式等。
需要注意的是，导线覆冰过载能力计算是一个复杂的工程问题，需要考虑多种因素的综合影响。
因此，在实际应用中，通常需要借助专业的软件工具进行计算，以提高计算的准确性和效率。
同时，计算结果应经过工程实践的验证，以确保导线在覆冰条件下的安全运行。
高海拔地区输电线路覆冰监测与融冰通用技术导则.下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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输电线路覆冰厚度测量方法及装置本发明涉及输电线路覆冰厚度测量技术领域，具体涉及一种输电线路覆冰厚度测量方法及装置。
现有输电线路覆冰厚度测量方法多采用人工巡检或直升机巡视来进行，费时、费力，数据精度和可靠性有待提高。
本发明的目的在于提供一种简便高效的输电线路覆冰厚度测量方法及装置，能够自动化地对输电线路覆冰厚度进行测量，提高数据准确性和可靠性。
本发明的技术方案为：一种输电线路覆冰厚度测量方法，包括以下步骤：（1）在输电线路的杆塔上安装一组红外线传感器，用来探测输电线路覆冰情况；（2）红外线传感器探测到输电线路上出现覆冰情况后，向中央处理单元发送信号，并开始记录数据；（3）中央处理单元接收到红外线传感器的信号后，通过激光测距仪对输电线路上的覆冰厚度进行测量，并将测量结果保存在存储器中。
本发明的技术方案还包括以下特征：所述的红外线传感器包括多个红外线探测器，可以精确测量输电线路不同位置的覆冰情况；所述的中央处理单元还包括一组图像传感器，用来对输电线路覆冰的形状进行拍照记录，以便后期进行数据分析和对比。
本发明还提供了一种输电线路覆冰厚度测量装置，包括多个红外线传感器、中央处理单元和激光测距仪。
其中，红外线传感器用来探测输电线路上的覆冰情况，中央处理单元负责控制红外线传感器的工作和对覆冰情况进行数据处理和分析，激光测距仪用来对输电线路上的覆冰厚度进行测量。
本发明具有以下优点：（1）采用自动化测量方法，避免人工巡检和直升机巡视的劳动费用和时间成本，提高测量效率；（2）利用红外线传感器实时探测输电线路覆冰情况，避免了人工巡检漏检的问题；（3）采用激光测距技术对覆冰厚度进行测量，结果准确可靠；（4）采用图像传感器对覆冰形状进行拍照记录，方便后期数据分析和对比。
输电线路覆冰的形成、危害及防治0 引言输电线路严重覆冰将会造成主网线路发生倒塔(杆)及断线事故，形成大面积停电、电网崩溃瓦解的重特大电网事故。
因此，加强和改善输电线路的抗覆冰能力，有效降低输电线路事故，构造坚强电网，是我们电力企业义不容辞的责任。
1 输电线路覆冰的形成1.1 导线覆冰的基本物理过程当过冷却在0 ℃及其以下的云中或雾中水滴与输电线路导线表面碰撞并结冻时，覆冰现象产生。
在冬季当温度低于0 ℃时，大气中的小水滴将发生过冷却；在高海拔或高空甚至在夏季水滴也会发生过冷却。
处于过冷却水滴包围的输电线路导线与气流中过冷却水滴发生碰撞，并冻结在导线表面而形成覆冰。
导线表面发生覆冰现象必须满足三个条件，即：①大气中必须有足够的过冷却水滴；②过冷却水滴被导线捕获；③过冷却水滴立即冻结或在离开表面前冻结。
1.2 导线覆冰的发展过程严冬或初春季节，当气温下降至-5-0℃，风速为3-15m/s时，如遇大雾或毛毛雨，首先将在导线上形成雨凇；如气温升高，天气转晴，雨凇则开始融化，覆冰过程随温度升高终止；如天气骤然变冷，气温下降，出现雨雪天气，冻雨或雪则在黏结强度很高的雨凇冰面上迅速增长，形成密度大于0.6g/cm3的较厚的冰层；如温度继续下降至-15--8℃，原有冰层外侧积覆雾凇。
这种过程将导致导线表面形成雨凇-混合凇-雾凇的复合冰层。
如在这种过程中，天气变化，出现多次晴-冷天气，则融化加强了冰的密度，如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物，即混合凇。
导线覆冰首先在迎风面上生长，如风向不发生急剧变化，迎风面上覆冰厚度就会继续增加。
当迎风面冰达到一定厚度，其重量足以使导线扭转时，导线发生扭转现象；导线再扭转，覆冰就会继续成长变大，终于在导线上形成圆形或椭圆形覆冰。
1.3 导线覆冰的必要条件导线覆冰的必要条件是：①具有足可冻结的气温，即0℃以下；②具有较高的湿度，即空气相对湿度一般在85%以上；③具有可使空气中水滴运动之风速，即大于1m/s的风速。
微探架空输电线路覆冰在线监测装置及防护措施1. 引言1.1 研究背景架空输电线路在冬季往往会出现覆冰现象，造成导线严重变形、断线等故障，导致供电中断，给生产和生活带来不便和损失。
目前，针对输电线路覆冰问题的研究和防护措施仍然存在一定的局限性，需要进一步深入探讨和改进。
本研究旨在设计一种微探架空输电线路覆冰在线监测装置，并结合相应的防护措施，以提高输电线路的安全性和可靠性，减少因覆冰导致的停电事故发生。
通过该研究，能够为我国输电线路设备的改进提供参考，为电力系统的运行稳定性和可靠性提供有力支持。
1.2 研究目的研究目的是为了解决架空输电线路在冰雪天气条件下易发生覆冰现象，导致输电线路负荷能力下降、设备受损甚至发生故障的问题。
通过开展微探架空输电线路覆冰在线监测装置及防护措施研究，旨在提高输电线路的安全可靠性，减少因冰雪天气引发的线路故障，确保电网正常运行。
具体目的包括设计一种可实现对输电线路覆冰情况进行实时监测的装置，提供有效的防护措施，为电力系统运行人员提供准确的决策依据，最大限度地减少因冰雪天气造成的停电事故，保障电网安全稳定运行。
通过本项研究的开展，将为输电线路覆冰问题的解决提供技术支持和理论指导，促进电力系统的现代化和智能化发展。
1.3 研究意义架空输电线路覆冰是造成输电线路短路、断路等故障的主要原因之一。
在冬季寒冷和多雪的地区，覆冰会导致线路的绝缘性能下降，增加了线路运行的风险。
研究微探架空输电线路覆冰在线监测装置及防护措施具有重要意义。
通过实时监测覆冰情况，可以及时发现线路上的覆冰情况，有利于预防线路覆冰导致的故障发生。
设计并实施在线监测装置可以提高输电线路的运行稳定性和可靠性，减少线路故障率。
研究防护措施并加以实施，可以有效减轻覆冰对输电线路的影响，延长线路的使用寿命，降低运维成本。
通过本研究的实施，不仅可以提高输电线路的安全性和可靠性，保障电网的正常运行，还能够节约维护成本，提高电网运行的经济效益，具有重要的社会和经济意义。
Journal of Electrical Engineering 电气工程, 2018, 6(1), 22-27Published Online March 2018 in Hans. /journal/jeehttps:///10.12677/jee.2018.61003Prediction Method of Ice Thickness forTransmission Lines underMicro-Meteorological ConditionsXuyong Huang1, Yuan Yao2, Liqiang Qi2*1Power Science Research Institute, Yunnan Power Grid Limited Liability Company, Kunming Yunnan2College of Environmental Science and Engineering, North China Electric Power University, Baoding HebeiReceived: Feb. 16th, 2018; accepted: Mar. 1st, 2018; published: Mar. 8th, 2018AbstractDuring the long-time open air operations, transmission lines in the power grid are vulnerable to various natural disasters. In particular, ice covered lines will cause large power outages around the icing area, even the collapse of the local power grid, resulting in huge economic losses. There-fore, the prediction method for icing thickness of transmission line is studied. By acquiring the ic-ing environmental parameters in period I and the initial radius, the mass of coating ice per unit of transmission line is calculated, and then the total ice thickness in the whole line is obtained.Through the verification of real example, it is found that the prediction error of the ice thickness is less than 5%; it can improve the accuracy of ice thickness measurement of the transmission line and a guarantee for the safe operation of transmission lines.KeywordsSafe Operation of Circuit, Micro Meteorology, Ice Coating Environmental Parameters, Icing Quality, Icing Thickness微气象条件下输电线路覆冰厚度预测方法黄绪勇1，姚远2，齐立强2*1云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明2华北电力大学环境科学与工程学院，河北保定收稿日期：2018年2月16日；录用日期：2018年3月1日；发布日期：2018年3月8日*通讯作者。
黄绪勇 等摘 要电网在长期露天运行过程中，输电线路极易遭受各种自然灾害，其中线路覆冰会引起覆冰区域周边大面积停电，甚至使当地电网崩溃，造成巨额经济损失。
因此，对输电线路覆冰厚度预测方法进行了研究。
通过获取第i 时间段初始导线半径和第i 时间段覆冰环境参数，计算第i 时间段单位长度线路覆冰质量，再根据所述覆冰质量，计算第i 时间段的覆冰厚度，从而获得覆冰总厚度。
经过实例认证，该覆冰厚度的预测误差在5%以内，可以提高输电线路覆冰厚度测量的准确性，为输电线路的安全运行提供了保障。
关键词电路安全运行，微气象，覆冰环境参数，覆冰质量，覆冰厚度Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 绪论电力是关系国计民生的重要能源，电网是输送和分配电能的重要环节，现代社会对电力供应的可靠性要求越来越高，电网安全的地位比以往任何时候都更加重要。
受大气候、微地形和微气象条件的影响，我国成为遭受覆冰灾害最严重的国家之一，冰灾事故频繁发生，覆冰引起事故的直接原因都是大范围、长时间的低温、雨雪冰冻天气，但同时也反映出电网抵御恶劣气候能力不足，缺乏在第一时间掌握线路运行情况的手段，因此对输电线路覆冰预测的研究有着重大的现实意义。
1.1. 覆冰增长预测模型在雾凇和雨凇以及混合淞当中，其各种类型的粘附力不同，密度也不相同，对架空线路构成的危害大小也不同，特别是在线路舞动下的危害不同。
特别，由于雨凇密度大，粘附力强，给线路造成的危害也特别大。
国内外各个研究单位对覆冰生成及增长的机理做了大量有益的探索，取得了较多成果。
中南电力设计院和江西电科院发现了架空输电线覆冰厚度与地形、风速、海拔高度、导线类型以及布置方式等因素有关[1] [2]；Poots G 和Skelton P.L.I [3]最先建立了三维动态模型并用其来模拟架空线路表面覆冰过程，首次揭示了风对覆冰外形的影响，从统计学的角度揭示出覆冰增长和各种气象条件的内在联系[4]。
云南电力设计院[5]发现了微气象、微地形对云南输电线路覆冰的影响；中国西南电力设计院研究了导线覆冰与气象之间的关系，利用回归分析法建立了冰重与气象要素之间的定量关系[6]。
西安工程大学[7]发现了线路覆冰与局部气象的关系，用灰关联方法给出了微气象因素对影响覆冰的重要程度的排序。
Konstantin Savadjiev 等人较为理想地测量了实验输电线路的环境温度、风速、降水量等微气象参数，首次建立了覆冰增长与微气象之间的关系并用来预测覆冰增长趋势[8]。
到目前为止，这些模型均较为复杂，需要采集的现场微气象参数较多，对采集终端的传感器要求较高。
1.2. 覆冰厚度预测一般情况下，使用电网的覆冰厚度来表征电网的覆冰状态。
20世纪70年代，学者们已开始进行覆冰厚度检测方法研究，最早期采用量器具检测法，即用外钳夹在冰凌模拟线上，用米尺测量覆冰直径和厚度，黄绪勇 等然后根据直径和厚度计算覆冰厚度。
但用量器具检测冰层的直径、厚度数值计算出导线覆冰厚度，未能考虑冰的比重，导致测量不准确。
随后，又出现了称重法。
称重法即冰样称重检测法，先称取一长导线上的冰层重量，折算出每米导线上的覆冰重量G ，再用设计时所用计算公式算出导线的平均等价覆冰厚度。
然而，称重法用量具检测覆冰厚度，虽然相对于量具检测法前进了一步，但取自模拟线段的冰样往往与实际运行导线上的有出入，导致测量结果不准确。
因此亟待提供一种新的输电线路覆冰厚度预测方法。
2. 微气象条件下输电线路覆冰厚度预测方法本文在微气象条件下提供了一种输电线路覆冰厚度预测方法，通过获取第i 时间段初始导线半径和第i 时间段覆冰环境参数，计算第i 时间段单位长度线路覆冰质量，再根据所述覆冰质量，计算第i 时间段的覆冰厚度，从而获得覆冰总厚度。
如图1所示，覆冰厚度预测方法可分为如下六个步骤。
步骤一：获取输电线路的环境相对湿度、环境温度；根据所述环境相对湿度和所述环境温度，判断所述输电线路是否满足覆冰条件，所述覆冰条件包括：相对环境湿度大85%，且所述环境温度小于0℃；当所述输电线路满足覆冰条件时，执行下一步，否则输出所述总覆冰厚度为零。
步骤二：获取预测时间，并将所述预测时间划分为n 个时间段，其中，n 为自然数；步骤三：获取第i 时间段的初始导线半径和第i 时间段的覆冰环境参数，其中，所述覆冰环境参数包括碰撞率、捕获率、冻结率、空气水含量和风速，i 为自然数，i ≤ n ；步骤四：根据所述初始导线半径和覆冰环境参数，计算第i 时间段的冻结率； 其中，所述冻结率的计算公式为：312i i i i R WV α−=式中，3i α为第i 时间段的冻结率，W 为第i 时间段的空气水含量，R i-1为第i 时间段初始时刻的覆冰厚度，V i 为第i 时间段液滴的碰撞速度。
步骤五：根据所述导线半径和覆冰环境参数，计算第i 时间段的单位长度线路的覆冰质量； 判断所述冻结率是否为1；当所述冻结率为1时，根据湿增长冰密度，计算第i 时间段的单位长度线路的覆冰质量；根据湿增长冰密度，计算第i 时间段内的覆冰质量的公式为：()()()()()()111232d ii i i i i i i i M R w v ττταταταττττ−−=∫式中，M i 为第i 时间段单位长度线路的覆冰质量；R i-1为第i 时间段的初始导线半径；1i α为第i 时间段的碰撞率；2i α为第i 时间段的捕获率；i α为第i 时间段的冻结率；w i 为第i 时间段的空气水含量；v i 为第i 时间段的风速；τ为时间。
当所述冻结率不为1时，根据干增长冰密度，计算至第i 时间段的单位长度线路的覆冰质量。
干增长冰密度的计算公式为：1wi i i si T ρρα=其中，wi ρ为第i 时间段的干增长冰密度，i ρ为第i 时间段的湿增长冰密度；1i α为第i 时间段的碰撞率；T si 为第i 时间段的温度值。
根据干增长冰密度，计算第i 时间段内的覆冰质量的公式为：黄绪勇 等Figure 1. Framework diagram of method for prediction of ice thickness 图1. 覆冰厚度预测方法框架图210.785i i wiM R ρ−=式中，M i 为第i 时间段内的覆冰质量；1i R −为第i 时间段的初始导线直径；wi ρ为第i 时间段的干增长冰密度。
