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输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法

阅读：208发布：2020-05-08

专利汇可以提供输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，通过计算预测状态下导线弧垂点和树木之间的净空距离，与输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离进行对比，对输电线路的安全性进行监控，通过本发明，完善了无人机输电线路通道巡检技术，解决了无人机巡检周期内输电线路通道管理失控状态；同时解决了导线和树木之间动态安全距离常规预测的不足，通过引入基于导线温度的弧垂悬链模型和树木季节生长变化趋势联动效应，提高了预测的精确性，增强了输电线路运行安全可靠性。，下面是输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，包括步骤：
获取输电线路导线的自重比载与档距，根据观测输电线路导线的实际垂弧及自重比载，计算输电线路导线观测垂弧的应力；
计算不同温度下的输电线路导线的预测应力，基于预测应力计算不同温度情况下输电线路导线上任意点的垂弧，并将不同温度情况下输电线路导线上任意点的垂弧与观测得到输电线路导线的实际垂弧之差作为输电线路导线的弧垂高差；
根据无人机获取数据并进行输电线路通道的三维建模，基于输电线路导线弧垂悬链基础模型，获取导线温度变化之后三维模型中对应树木的空间位置，计算基于导线温度变化和树木生长状态下的导线弧垂点与树木之间的净空距离，并判断净空距离是否大于输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离。
2.根据权利要求1所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，输电线路导线的自重比载与档距从工程资料中获取，在工程资料不全时，通过公式(1)计算得到；
其中，q为导、地线的单位长度质量，单位为kg/km；A为导、地线的截面，单位为mm2；g为重力加速度，g＝9.80665，单位为m/s2。
3.根据权利要求1所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，导线观测弧垂的应力计算公式为公式(2)：
其中，r为输电线路导线的自重比载，单位为MPa/m；f1为观测的输电线路导线弧垂，单位为m；σ1为观测时求出的观测档所在耐张段的代表档距的代表应力，单位为MPa；l为档距，单位为m；lx为测量点距离小号侧的水平距离，单位为m；β为高差角，单位为°。
4.根据权利要求3所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，不同温度下的导线预测应力如公式(3)所示：
公式中的E为导线弹性系数，α为温度膨胀系数，根据导线型号查出，r与l就是上述公式的比载与档距，t1与t2分别为导线高温的温度与测量弧垂时的温度，通过此公式计算出高温应力。
5.根据权利要求4所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，不同温度情况下导线任一点弧垂计算如公式(4)所示：
温度变化之后，则输电线路导线的弧垂高差为f＝f2-f1。
6.根据权利要求1所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，树木处于不断的生长之中，假设树木的某季度月生长高度为j，未来生长的月数为q，树木未来若干月的生长高度为h高差＝q*j。
7.根据权利要求6所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，预测状态下导线弧垂点和树木之间的垂直距离h2用公式(5)表示：
h2＝h1-f-h高差 (5)
其中，h1为观测状态下导线上弧垂点和树木之间的垂直距离。
8.根据权利要求7所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，树木和导线之间存在一定的水平距离，从导线和树木之间的空间位置来看，形成一个直角三角形，基于导线温度变化和树木生长状态下的导线弧垂点与树木之间的净空距离通过公式(6)表示：
式中，h为预测状态下导线弧垂点和树木之间的净空距离，单位为m；h3为通道内树木到对应导线弧垂点的水平距离。
9.根据权利要求2所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，工程资料不齐全，或是导线实际数据与工程数据有一定出入时，可以通过无人机先观测实际弧垂，再计算温度升高情况下的弧垂。
10.根据权利要求2所述的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，其特征在于，导线自重比载从工程资料中直接获取，若无，则采集数据并通过公式(1)计算得出。

说明书全文

输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电气安全技术领域，具体涉及一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法。

背景技术

[0002] 输电线路通道无人机巡检技术在电网应用取得了一定的成果，但仅限于通道三维建模和障碍物与导线之间的测距，由于运维成本、航空管制、天气等原因，无人机通道巡检2-3次/年。由于环境温度、线路输送的负荷、树木生长变化等诸多因素，在无人机巡检周期内，输电线路通道管理处于失控状态。随着输电线路巡检以“无人机巡视为主，人工巡视为辅”的趋势发展，安全运行风险较大。

发明内容

[0003] 本发明的目的，针对现有及技术的上述缺陷，提出一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0004] 一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，包括步骤：

[0005] 获取输电线路导线的自重比载与档距，根据观测输电线路导线的实际垂弧及自重比载，计算输电线路导线观测垂弧的应力；

[0006] 计算不同温度下的输电线路导线的预测应力，基于预测应力计算不同温度情况下输电线路导线上任意点的垂弧，并将不同温度情况下输电线路导线上任意点的垂弧与观测得到输电线路导线的实际垂弧之差作为输电线路导线的弧垂高差；

[0007] 根据无人机获取数据并进行输电线路通道的三维建模，基于输电线路导线弧垂悬链基础模型，获取导线温度变化之后三维模型中对应树木的空间位置，计算基于导线温度变化和树木生长状态下的导线弧垂点与树木之间的净空距离，并判断净空距离是否大于输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离。

[0008] 根据以上方案，输电线路导线的自重比载与档距从工程资料中获取，在工程资料不全时，通过公式(1)计算得到；

[0009]

[0010] 其中，q为导、地线的单位长度质量，单位为kg/km；A为导、地线的截面，单位为mm2；g为重力加速度，g＝9.80665，单位为m/s2。

[0011] 根据以上方案，导线观测弧垂的应力计算公式为公式(2)：

[0012]

[0013] 其中，r为输电线路导线的自重比载，单位为MPa/m；f1为观测的输电线路导线弧垂，单位为m；σ1为观测时求出的观测档所在耐张段的代表档距的代表应力，单位为MPa；l为档距，单位为m；lx为测量点距离小号侧的水平距离，单位为m；β为高差角，单位为°。

[0014] 根据以上方案，不同温度下的导线预测应力如公式(3)所示：

[0015]

[0016] 公式中的E为导线弹性系数，α为温度膨胀系数，根据导线型号查出，r与l就是上述公式的比载与档距，t1与t2分别为导线高温的温度与测量弧垂时的温度，通过此公式计算出高温应力。

[0017] 根据以上方案，不同温度情况下导线任一点弧垂计算如公式(4)所示：

[0018]

[0019] 温度变化之后，则输电线路导线的弧垂高差为f＝f2-f1。

[0020] 根据以上方案，树木处于不断的生长之中，假设树木的某季度月生长高度为j，未来生长的月数为q，树木未来若干月的生长高度为h高差＝q*j。

[0021] 根据以上方案，预测状态下导线弧垂点和树木之间的垂直距离h2用公式(5)表示：

[0022] h2＝h1-f-h高差 (5)

[0023] 其中，h1为观测状态下导线上弧垂点和树木之间的垂直距离。

[0024] 根据以上方案，树木和导线之间存在一定的水平距离，从导线和树木之间的空间位置来看，形成一个直角三角形，基于导线温度变化和树木生长状态下的导线弧垂点与树木之间的净空距离通过公式(6)表示：

[0025]

[0026] 式中，h为预测状态下导线弧垂点和树木之间的净空距离，单位为m；h3为通道内树木到对应导线弧垂点的水平距离。

[0027] 根据以上方案，工程资料不齐全，或是导线实际数据与工程数据有一定出入时，可以通过无人机先观测实际弧垂，再计算温度升高情况下的弧垂。

[0028] 根据以上方案，导线自重比载从工程资料中直接获取，若无，则采集数据并通过公式(1)计算得出。

[0029] 本发明的有益效果是：

[0030] 本发明的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法通过计算预测状态下导线弧垂点和树木之间的净空距离，与输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离进行对比，对输电线路的安全性进行监控，通过本发明，完善了无人机输电线路通道巡检技术，解决了无人机巡检周期内输电线路通道管理失控状态；同时解决了导线和树木之间动态安全距离常规预测的不足，通过引入基于导线温度的弧垂悬链模型和树木季节生长变化趋势联动效应，提高了预测的精确性，增强了输电线路运行安全可靠性。附图说明

[0031] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0032] 图1是本发明提供的一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法的流程示意图。

[0033] 图2是本发明提供的一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法中任意温度条件下输电线路导线和树木电气安全距离变化示意图。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图与实施案例对本发明的技术方案进行说明，但此部分描述内容是进一步说明本发明，而不是对本发明权利要求的限制。

[0035] 如图1所示，本发明提供了一种输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法，包括步骤：

[0036] S110：获取输电线路导线的自重比载与档距，根据观测输电线路导线的实际垂弧及自重比载，计算输电线路导线观测垂弧的应力。

[0037] 根据工程资料，直接查出不同温度时的该档距所在耐张段的代表应力，比载与档距，就可以直接求出弧垂，不用观测。但大部分情况下，需要进行观测，比如工程资料不齐全，或是导线实际数据与工程数据有一定出入时，可以通过无人机先观测实际弧垂，再计算温度升高情况下的弧垂。

[0038] 输电线路导线的自重比载与档距从工程资料中获取，在工程资料不全时，通过公式(1)计算得到；

[0039]

[0040] 其中，q为导、地线的单位长度质量，单位为kg/km；A为导、地线的截面，单位为mm2；g为重力加速度，g＝9.80665，单位为m/s2。

[0041] 导线观测弧垂的应力计算公式为公式(2)：

[0042]

[0043] 其中，r为输电线路导线的自重比载，单位为MPa/m；f1为观测的输电线路导线弧垂，单位为m；σ1为观测时求出的观测档所在耐张段的代表档距的代表应力，单位为MPa；l为档距，单位为m；lx为测量点距离小号侧的水平距离，单位为m；β为高差角，单位为°。

[0044] S120：计算不同温度下的输电线路导线的预测应力，基于预测应力计算不同温度情况下输电线路导线上任意点的垂弧，并将不同温度情况下输电线路导线上任意点的垂弧与观测得到输电线路导线的实际垂弧之差作为输电线路导线的弧垂高差。

[0045] 不同温度下的导线预测应力如公式(3)所示：

[0046]

[0047] 公式中的E为导线弹性系数，α为温度膨胀系数，根据导线型号查出，r与l就是上述公式的比载与档距，t1与t2分别为导线高温的温度与测量弧垂时的温度，通过此公式计算出高温应力。

[0048] 不同温度情况下导线任一点弧垂计算如公式(4)所示：

[0049]

[0050] 温度变化之后，则输电线路导线的弧垂高差为f＝f2-f1。

[0051] S130：根据无人机获取数据并进行输电线路通道的三维建模，基于输电线路导线弧垂悬链基础模型，获取导线温度变化之后三维模型中对应树木的空间位置，计算基于导线温度变化和树木生长状态下的导线弧垂点与树木之间的净空距离，并判断净空距离是否大于输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离。

[0052] 树木处于不断的生长之中，假设树木的某季度月生长高度为j，未来生长的月数为q，树木未来若干月的生长高度为h高差＝q*j。

[0053] 预测状态下导线弧垂点和树木之间的垂直距离h2用公式(5)表示：

[0054] h2＝h1-f-h高差 (5)

[0055] 其中，h1为观测状态下导线上弧垂点和树木之间的垂直距离。

[0056] 树木和导线之间存在一定的水平距离，从导线和树木之间的空间位置来看，形成一个直角三角形，基于导线温度变化和树木生长状态下的导线弧垂点与树木之间的净空距离通过公式(6)表示：

[0057]

[0058] 式中，h为预测状态下导线弧垂点和树木之间的净空距离，单位为m；h3为通道内树木到对应导线弧垂点的水平距离。

[0059] 要满足导线弧垂点和树木之间的净空距离，需要确保h≥d，其中，d为输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离。

[0060] 本发明的有益效果是：

[0061] 本发明的输电线路导线和树木间的电气安全距离动态预测方法通过计算预测状态下导线弧垂点和树木之间的净空距离，与输电线路设计规范规定的导线和树木之间的最小电气安全距离进行对比，对输电线路的安全性进行监控，通过本发明，完善了无人机输电线路通道巡检技术，解决了无人机巡检周期内输电线路通道管理失控状态；同时解决了导线和树木之间动态安全距离常规预测的不足，通过引入基于导线温度的弧垂悬链模型和树木季节生长变化趋势联动效应，提高了预测的精确性，增强了输电线路运行安全可靠性。

[0062] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

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