基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法、装置及系统与流程

本公开涉及覆冰检测，尤其涉及一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法、装置及系统。

背景技术：

1、输电线路长期运行于低温、雨雪、冻雨及高湿等复杂气象环境中，导线表面容易发生覆冰现象。随着覆冰厚度不断增加，导线荷载显著增大，易引发导线舞动、弧垂增大、绝缘闪络、断线以及杆塔受力失稳等事故，严重威胁电网安全稳定运行。

2、目前，输电线路覆冰监测技术主要包括人工巡视、视频图像识别、激光测量、光纤传感、电容测量、超声检测以及谐振式传感等技术路线。其中，谐振式覆冰传感器利用覆冰质量变化导致谐振结构固有频率发生偏移的原理实现覆冰厚度测量，具有灵敏度高、结构简单、功耗低、易于小型化及抗电磁干扰能力强等优点，能够适应输电线路长期在线监测需求，具有良好的工程应用前景。然而，受谐振结构固有工作特性的限制，谐振频率与覆冰厚度之间通常仅在有限线性响应区间内保持稳定映射关系，现有谐振式覆冰测量方法在达到测量量程后，覆冰厚度测量的灵敏度和准确率降低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法、装置及系统。

2、本公开实施例提供了一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法，应用于谐振式覆冰厚度测量系统，该谐振式覆冰厚度测量方法包括：构建谐振式覆冰传感器的谐振频率与覆冰厚度之间的对应关系，得到覆冰厚度标定模型；从谐振式覆冰传感器获取当前测量周期的实时谐振频率，并基于实时谐振频率和覆冰厚度标定模型判断当前覆冰厚度是否达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程；若当前覆冰厚度达到有效测量量程，则向加热模块发送融冰信号，若实时谐振频率恢复为基准谐振频率，则向加热模块发送停止融冰信号，并开启下一测量周期；其中，基准谐振频率为谐振式覆冰传感器在无覆冰状态下的谐振频率，融冰信号用于指示加热装置进行融冰处理，停止融冰信号用于指示加热装置停止融冰处理；结合测量周期的轮次、有效测量量程和当前测量周期对应的当前覆冰厚度计算当前总覆冰厚度。

3、在一种可能的实现方式中，基于实时谐振频率和覆冰厚度标定模型判断当前覆冰厚度是否达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程，包括：基于覆冰厚度标定模型，确定谐振式覆冰传感器的有效测量量程对应的有效谐振频率；判断实时谐振频率是否小于或等于有效谐振频率；当实时谐振频率小于或等于有效谐振频率，则判断当前覆冰厚度达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程；当实时谐振频率大于有效谐振频率，则判断当前覆冰厚度未达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程。

4、在一种可能的实现方式中，基于实时谐振频率和覆冰厚度标定模型判断当前覆冰厚度是否达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程，包括：基于覆冰厚度标定模型，确定实时谐振频率对应的实时覆冰厚度；判断实时覆冰厚度是否大于或等于有效测量量程；当实时覆冰厚度大于或等于有效测量量程，则判断当前覆冰厚度达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程；当实时覆冰厚度小于有效测量量程，则判断当前覆冰厚度未达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程。

5、在一种可能的实现方式中，开启下一测量周期之前还包括：当当前测量周期为第一测量周期时，将测量周期的轮次置为一次；当当前测量周期非第一测量周期时，将测量周期的轮次增加一次。

6、在一种可能的实现方式中，结合测量周期的轮次、有效测量量程和当前测量周期对应的当前覆冰厚度计算当前总覆冰厚度，包括：基于测量周期的轮次和有效测量量程的乘积计算历史测量周期内的历史总覆冰厚度；结合历史总覆冰厚度和当前覆冰厚度计算当前总覆冰厚度。

7、本公开实施例还提供了一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量装置，该装置包括：构建模块，用于构建谐振式覆冰传感器的谐振频率与覆冰厚度之间的对应关系，得到覆冰厚度标定模型；判断模块，用于从谐振式覆冰传感器获取当前测量周期的实时谐振频率，并基于实时谐振频率和覆冰厚度标定模型判断当前覆冰厚度是否达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程；控制模块，用于当当前覆冰厚度达到有效测量量程，则向加热模块发送融冰信号，当实时谐振频率恢复为基准谐振频率，则向加热模块发送停止融冰信号，并开启下一测量周期；其中，基准谐振频率为谐振式覆冰传感器在无覆冰状态下的谐振频率，融冰信号用于指示加热装置进行融冰处理，停止融冰信号用于指示加热装置停止融冰处理；计算模块，用于结合测量周期的轮次、有效测量量程和当前测量周期对应的当前覆冰厚度计算当前总覆冰厚度。

8、在一种可能的实现方式中，判断模块包括：第一计算单元，用于基于覆冰厚度标定模型，确定谐振式覆冰传感器的有效测量量程对应的有效谐振频率；第一判断单元，用于判断实时谐振频率是否小于或等于有效谐振频率；当实时谐振频率小于或等于有效谐振频率，则判断当前覆冰厚度达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程；当实时谐振频率大于有效谐振频率，则判断当前覆冰厚度未达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程。

9、在一种可能的实现方式中，判断模块包括：第二计算单元，用于基于覆冰厚度标定模型，确定实时谐振频率对应的实时覆冰厚度；第二判断单元，用于判断实时覆冰厚度是否大于或等于有效测量量程；当实时覆冰厚度大于或等于有效测量量程，则判断当前覆冰厚度达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程；当实时覆冰厚度小于有效测量量程，则判断当前覆冰厚度未达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程。

10、在一种可能的实现方式中，控制模块包括：设置单元，用于当当前测量周期为第一测量周期时，将测量周期的轮次置为一次；当当前测量周期非第一测量周期时，将测量周期的轮次增加一次。

11、在一种可能的实现方式中，计算模块包括：第三计算单元，用于基于测量周期的轮次和有效测量量程的乘积计算历史测量周期内的历史总覆冰厚度；第四计算单元，用于结合历史总覆冰厚度和当前覆冰厚度计算当前总覆冰厚度。

12、本公开实施例还提供了一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量系统，该系统包括谐振式覆冰传感器、加热装置和谐振式覆冰厚度测量装置，其中，谐振式覆冰厚度测量装置，用于执行上述的谐振式覆冰厚度测量方法；谐振式覆冰传感器，用于采集当前测量周期的实时谐振频率；加热装置，用于从谐振式覆冰厚度测量装置接收融冰信号和停止融冰信号，并基于融冰信号对谐振式覆冰传感器进行融冰处理；基于停止融冰信号对谐振式覆冰传感器停止融冰处理。

13、在该实现方式中，通过利用谐振式覆冰传感器检测当前覆冰状态，在当前覆冰厚度达到谐振式覆冰传感器的有效测量量程之后，利用主动融冰使传感器恢复至无覆冰基准状态，并开启多轮循环测量，结合多次测量数据计算总覆冰厚度。本申请构建了“测量—判定—复位—累积—输出”的循环测量机制，在不改变谐振式覆冰传感器结构及测量机理的前提下，在有效测量量程内检测，提高测量精度，综合提高测量量程，实现大范围覆冰厚度测量，提升覆冰测量工程适用性。

1.一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法，应用于谐振式覆冰厚度测量系统，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述基于所述实时谐振频率和所述覆冰厚度标定模型判断当前覆冰厚度是否达到所述谐振式覆冰传感器的有效测量量程，包括：

3.根据权利要求1所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述基于所述实时谐振频率和所述覆冰厚度标定模型判断当前覆冰厚度是否达到所述谐振式覆冰传感器的有效测量量程，包括：

4.根据权利要求1所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述开启下一测量周期之前还包括：

5.根据权利要求1或4所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量方法，其特征在于，所述结合测量周期的轮次、所述有效测量量程和所述当前测量周期对应的当前覆冰厚度计算当前总覆冰厚度，包括：

6.一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述判断模块包括：

8.根据权利要求6所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述判断模块包括：

9.根据权利要求6所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述控制模块包括：

10.根据权利要求6或9所述的基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述计算模块包括：

11.一种基于融冰复位的谐振式覆冰厚度测量系统，其特征在于，所述系统包括谐振式覆冰传感器、加热装置和谐振式覆冰厚度测量装置，其中，