冒國(guó)龍 黃良 殷蔚翎 虢韜 盧金科 朱彬 莊紅軍 郭莉薩

摘 要：由于局部微地形微氣象區(qū)域造成風(fēng)偏角、線路拉力傾角測(cè)量不準(zhǔn)確的現(xiàn)狀，本文利用雙軸高分辨率雙向測(cè)量，采用修改濾波電容方法，對(duì)傾角測(cè)量值及上電時(shí)間、功耗進(jìn)行修正，并通過實(shí)際案例分析優(yōu)化傾角測(cè)量后模型計(jì)算結(jié)果與人工觀冰進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證了本文優(yōu)化傾角測(cè)量方法能夠提高耐張塔覆冰厚度計(jì)算準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：傾斜角度；等值覆冰厚度；功耗；比對(duì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.150

0 引言

2008年冰災(zāi)以后，為增強(qiáng)南方電網(wǎng)抵御低溫冰凍雨雪等重大自然災(zāi)害的能力，南方電網(wǎng)在組織抗冰救災(zāi)的同時(shí)，積極開展輸電線路抗冰融冰等研究工作[1]。從2009年至今，雖然覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)了解線路覆冰情況，但在覆冰厚度計(jì)算方面仍然存在一定的誤差。造成覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確率仍然不高的現(xiàn)狀，主要是由于某些關(guān)鍵技術(shù)沒有解決，比如局部微地形微氣象區(qū)域絕緣子串傾角、風(fēng)偏角測(cè)量不準(zhǔn)確等。

本文利用高精度雙軸傾角傳感器，對(duì)現(xiàn)有覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傾角測(cè)量進(jìn)行修正，并根據(jù)修正后傾角計(jì)算出的覆冰厚度值與現(xiàn)有系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，通過本文的研究能夠提升監(jiān)測(cè)終端冰情監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，減少現(xiàn)場(chǎng)人工觀冰的工作量。

1 現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆冰厚度計(jì)算模型

如圖1所示為現(xiàn)有覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中耐張絕緣子串受力分析，AC段表示無(wú)風(fēng)時(shí)的耐張絕緣子串，AD段則表示有風(fēng)時(shí)的耐張絕緣子串。風(fēng)偏方向?yàn)榇怪庇陧樉€方向所在平面ABC并處于平面ACD內(nèi)的方向。對(duì)懸掛點(diǎn)A進(jìn)行受力分析，容易得到圖中三個(gè)力大小關(guān)系為[2]：

其中，θ為風(fēng)偏角，F(xiàn)為有風(fēng)偏角時(shí)拉力傳感器測(cè)量值，Tp為無(wú)風(fēng)時(shí)拉力傳感器測(cè)量值，F(xiàn)w為風(fēng)力。從上述計(jì)算模型可以看出，風(fēng)偏角、拉力測(cè)量值均依賴于傾角測(cè)量的準(zhǔn)確程度。

2 傾角傳感器原理

本文傾角測(cè)量采用VTI公司的SCA100T，該芯片提供了兩種傾角測(cè)量模式，即模擬方式和數(shù)字方式。數(shù)字方式獲取到的傾角值準(zhǔn)確度和分辨率能夠滿足南網(wǎng)測(cè)試規(guī)范對(duì)傾角傳感器的要求，故本處采集使用數(shù)字式。同時(shí)，該傾角傳感器具有一定的優(yōu)勢(shì)特性：XY雙軸高分辨率雙向測(cè)量、內(nèi)置溫度傳感器和溫度補(bǔ)償?shù)龋瑑A角測(cè)量芯片通過濾波電路將測(cè)量數(shù)據(jù)以數(shù)字方式傳輸至處理單元，最后通過RS485總線方式發(fā)給主控器。

3 傾角傳感器上電穩(wěn)定性改進(jìn)

由于傾角傳感系統(tǒng)上電會(huì)造成一定的系統(tǒng)功耗，因此本文利用修改濾波電容方法來縮減濾波電路穩(wěn)定時(shí)間，進(jìn)而減少傾角上電耗時(shí)，降低功耗。在室溫條件下，采樣頻率1Hz，依次改變不同角度進(jìn)行測(cè)試，讀取溫度補(bǔ)償瞬時(shí)值，來測(cè)試修改后濾波電路上電穩(wěn)定時(shí)間。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，修改濾波電路后，角度上電10s后穩(wěn)定角度在0.02°-0.03°范圍內(nèi)波動(dòng)，可以通過軟件濾波來進(jìn)行修正調(diào)整?？梢钥闯鰞A角濾波電路修改后能夠減少角度穩(wěn)定時(shí)間，進(jìn)而減少了傾角傳感器上電工作時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)降低傾角子機(jī)功耗的目的。

4 實(shí)例分析

為了驗(yàn)證本文所提出的傾角測(cè)量方式的優(yōu)勢(shì)，利用貴州省畢節(jié)局市110kV畢朝線耐張塔覆冰監(jiān)測(cè)終端實(shí)際測(cè)量拉力值數(shù)據(jù)。對(duì)比分析覆冰監(jiān)測(cè)終端實(shí)際測(cè)量等值覆冰厚度值，以及經(jīng)過本文傾角優(yōu)化后重新計(jì)算同時(shí)間下覆冰厚度。表2為A相線人工觀冰統(tǒng)計(jì)情況，經(jīng)過相對(duì)誤差計(jì)算得出，修正后結(jié)果與人工觀冰之間的平均相對(duì)誤差為2.84%，更加接近于真實(shí)水平。

5 結(jié)論

本文通過覆冰監(jiān)測(cè) 現(xiàn)有耐張塔計(jì)算模型進(jìn)行分析，提出了優(yōu)化傾角測(cè)量、傾角上電功耗改進(jìn)思路，并通過實(shí)際案例分析優(yōu)化傾角測(cè)量后模型計(jì)算結(jié)果與人工觀冰進(jìn)行比對(duì)，主要有以下結(jié)論：傾角濾波電路修改后能夠減少角度穩(wěn)定時(shí)間，進(jìn)而減少了傾角傳感器上電工作時(shí)間實(shí)現(xiàn)降低傾角子機(jī)功耗的目的；傾角優(yōu)化后的覆冰厚度計(jì)算結(jié)果更加接近于真實(shí)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃新波，歐陽(yáng)麗莎，王婭娜等.輸電線路覆冰關(guān)鍵影響因素分析[J].高電壓技術(shù)，2011，37（07）：1677-1682.

[2]李昊，傅闖，劉旭等.南方電網(wǎng)架空輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其運(yùn)行分析[J].陜西電力，2013，41（04）：20-23.

基金項(xiàng)目：電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目（基于導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別的傾角法輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)技術(shù)：GZDKY-18-029）

作者簡(jiǎn)介：冒國(guó)龍（1990-），男，貴州人，碩士，從事輸電線路工程。