龐志宏 安斌

摘 要：本文介紹了覆冰的產(chǎn)生機(jī)理、危害、防除冰方法，其次介紹了輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，接著深入研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型建立問題，并給出了較為適用的建模方法和應(yīng)遵循的原則。在研究了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，通過分析影響覆冰量的氣象因素，構(gòu)建了一個(gè)三層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了神原I回線109桿塔處輸電線路的覆冰辨識模型。辨識結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；線路覆冰；模型辨識；BP

在我國北部和中西部高寒地帶，常常遭受大范圍的冰災(zāi)事故，覆冰對輸電線路造成金具損壞、導(dǎo)線斷股、斷線、舞動(dòng)、桿塔傾斜或倒塌、以及絕緣子串閃絡(luò)等嚴(yán)重危害，到目前為止，覆冰仍然在威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。積極地預(yù)測監(jiān)控覆冰厚度，有效預(yù)防覆冰災(zāi)害發(fā)生，減少人力物力財(cái)力損失，成為了我國電網(wǎng)迫在眉睫的難題。由于微氣象、微地形及溫度、濕度、風(fēng)速等因素的影響，導(dǎo)線表面的覆冰有各種不規(guī)則的幾何形狀，也有多種混合類型。但對電力系統(tǒng)而言，雨淞、混合淞（硬霧?。?、霧淞（軟霧?。⒀?、霜凇等對電力系統(tǒng)造成的危害最大。

1 造成覆冰類型分析

1.1 雨淞

雨凇性質(zhì)上是純粹、透明的冰，堅(jiān)硬，密度0.8～0.9g/m3或更高，粘附力很強(qiáng)。

1.2 混合淞

混合淞性質(zhì)上是不透明（奶色）或半透明冰，常由透明和不透明冰層交錯(cuò)形成，密度0.6～0.8g/m3。

混合淞是雨淞和霧淞的連續(xù)凍結(jié)物，在天氣周期性變化時(shí)形成；堅(jiān)硬；粘附力強(qiáng)。對輸電線路的危害僅次于雨淞。

1.3 霧凇

霧凇性質(zhì)上是白色，呈粒狀雪，質(zhì)輕，為相對堅(jiān)固的結(jié)晶，密度0.3～0.6g/m3，粘附力頗弱。一般在中等風(fēng)速下形成，在山地由云中來的冰晶或含水滴的霧形成，氣溫多在-13～-7℃。

1.4 雪

雪在低地為干雪，密度低，粘附力弱，在丘陵為凝結(jié)雪和雨夾雪或霧，重量大。密度0.1～0.3g/m3。

1.5 霜凇

霜淞性質(zhì)上說是白色、雪狀，不規(guī)則針狀結(jié)晶，很脆而輕，密度0.05～0.3g/m3，粘附力弱。一般是由水汽從空氣中直接凝結(jié)而成，發(fā)生在寒冷而平靜的天氣，氣溫低于-10℃。

2 線路覆冰產(chǎn)生原因及危害

2.1 輸電線路覆冰產(chǎn)生原因

影響導(dǎo)線覆冰的因素很多，主要有氣象條件、地形及地理?xiàng)l件、海拔高程、導(dǎo)線懸掛高度、導(dǎo)線直徑、水滴直徑、電場強(qiáng)度等。

2.2 輸電線路覆冰的危害

根據(jù)對輸電線路覆冰事故的分析，覆冰線路的危害主要有以下4類：線路過荷載事故；相鄰檔不均勻覆冰或不同期脫冰造成的事故；絕緣子串覆冰造成頻繁冰閃事故；覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)損壞電力設(shè)備。

3 預(yù)防及處理方法

3.1 防冰方法

設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)應(yīng)采取的防覆冰措施（設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件，盡可能避開埡口、分水嶺、湖泊、峽谷等地形易覆冰區(qū)，這是最有效的防止覆冰事故的方法）；運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)采取的防覆冰措施；及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整、劃分線路重冰區(qū)段。；重冰區(qū)實(shí)行專人特巡。；制定防覆冰的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)；提高線路抗覆冰能力；制定出相應(yīng)消冰措施。

3.2 除冰方法

除冰方法定義為覆冰達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)后采取有效措施，部分或全部除去覆冰的方法或措施。目前有：人工除冰法、熱力除冰法、機(jī)械除冰法、自然被動(dòng)法和其他防冰法。

3.3 輸電線路覆冰檢測方法

⑴實(shí)時(shí)監(jiān)測方法。首先從氣象站的數(shù)據(jù)了解線路附近氣象環(huán)境的變化，是否出現(xiàn)能形成覆冰的氣象條件。再從線路視頻裝置上觀察當(dāng)?shù)赜暄┙德涞那闆r，絕緣子串和導(dǎo)線上是否出現(xiàn)了覆冰及覆冰發(fā)展趨勢。最后根據(jù)實(shí)測的導(dǎo)線傾斜角變化和計(jì)算的導(dǎo)線弧垂變化情況，確定導(dǎo)線覆冰的嚴(yán)重情況。

⑵基于GSM SMS的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)。覆冰在線檢測系統(tǒng)是西安金源電氣有限公司針對覆冰災(zāi)害研發(fā)生產(chǎn)的在線監(jiān)控設(shè)備。近年來，該供電公司重視覆冰方面的研究，率先引進(jìn)先進(jìn)的覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，建立在神原I回線路高山分水嶺地形背風(fēng)坡109桿塔處，109桿塔處在高山分水嶺型地形的背風(fēng)坡處，尤其在山頂及迎風(fēng)坡側(cè)，含有過冷卻水滴的氣團(tuán)在風(fēng)力作用下，沿山坡強(qiáng)制上升而絕熱膨脹，使得過冷卻水滴含量增大，導(dǎo)致導(dǎo)線覆冰增加，所以將覆冰在線監(jiān)控設(shè)備裝設(shè)于此。

覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理：測量由于覆冰引起的輸電導(dǎo)線的重量變化、絕緣子串傾斜角等的變化，測量環(huán)境溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象信息；得到各種相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，將初步處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，借助GSM無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在查詢終端即可以得到所有的檢測數(shù)據(jù)。

監(jiān)控中心的專家軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測各桿塔上的覆冰情況，并通過對分機(jī)的點(diǎn)測巡測的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，利用各種模型計(jì)算、判斷該監(jiān)測點(diǎn)的覆冰狀況，根據(jù)用戶需求和覆冰生長機(jī)理給出預(yù)報(bào)警；報(bào)警信息有界面報(bào)警和短消息模式發(fā)給當(dāng)前管理員和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)；專家軟件集中管理覆冰導(dǎo)線重量變化以及環(huán)境參數(shù)，提供單獨(dú)和全面的查詢、分析和圖表等，建立完善覆冰信息數(shù)據(jù)庫。

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