架空线应力变温补偿方法、装置和存储介质与流程

1.本发明涉及电力系统领域，特别是涉及架空线应力变温补偿方法、装置和存储介质。


背景技术：

2.在电力系统中，架空线在长期应力的作用下，会产生非弹性的塑性伸长和蠕变伸长，将上述塑性伸长和蠕变伸长称为初伸长。架空线受初伸长的影响将产生永久变形，使得架空线放松、弧垂增大，导致架空线对地距离和对跨越物的距离减小，可能存在一定安全隐患。为此，需要准确计算架空线在初伸长影响下的应力，进而根据架空线的应力调整架空线的弧垂，以保证架空输电线路安全稳定运行。
3.针对上述问题，现有技术中认为对于确定型号的架空线初伸长的伸长量是基本固定的，进而使用恒定的补偿温度对架空线进行降温，并以该补偿温度推算架空线的应力。然而在实际情况中，架空线初伸长的伸长量与其实际受力情况密切相关，并不是恒定的值，导致应力计算不准确。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种架空线应力变温补偿方法、装置和存储介质，旨在解决无法准确计算架空线应力的技术问题。
5.第一方面，本发明实施例提供一种架空线应力变温补偿方法，包括：
6.获取待检测架空线的目标参数，所述目标参数包括预设应力、与所述预设应力对应的预设初伸长率、弹性模量、第一状态下的初始应力、第一状态下的初始比载、第一状态下的初始气温、第二状态下的年平均比载、第二状态下的年平均气温、第三状态下的目标比载和第三状态下的目标气温；
7.根据所述预设应力、所述预设初伸长率和所述弹性模量，确定所述架空线的等效弹性模量；
8.根据所述等效弹性模量和参考应力，确定所述架空线在第二状态下的补偿温度，所述参考应力由所述初始应力、所述初始比载、所述初始气温、所述年平均比载和所述年平均气温确定；
9.根据所述目标比载、所述目标气温和所述补偿温度，确定所述架空线在第三状态下的目标应力；
10.其中，所述第一状态是架空线在架线后的初始状态，所述第二状态是所述架空线年平均运行状态，所述第三状态是所述架空线的初伸长率为所述目标初伸长率的运行状态，所述目标初伸长率为与所述目标应力对应的初伸长率。
11.第二方面，本发明实施例还提供了一种架空线应力变温补偿装置，包括：
12.获取模块，用于获取待检测架空线的目标参数，所述目标参数包括预设应力、与所述预设应力对应的预设初伸长率、弹性模量、第一状态下的初始应力、第一状态下的初始比
载、第一状态下的初始气温、第二状态下的年平均比载、第二状态下的年平均气温、第三状态下的目标比载和第三状态下的目标气温；
13.第一确定模块，用于根据所述预设应力、所述预设初伸长率和所述弹性模量，确定所述架空线的等效弹性模量；
14.第二确定模块，用于根据所述等效弹性模量和参考应力，确定所述架空线在第二状态下的补偿温度，所述参考应力由所述初始应力、所述初始比载、所述初始气温、所述年平均比载和所述年平均气温确定；
15.第三确定模块，用于根据所述目标比载、所述目标气温和所述补偿温度，确定所述架空线在第三状态下的目标应力；
16.其中，所述第一状态是架空线在架线后的初始状态，所述第二状态是所述架空线年平均运行状态，所述第三状态是所述架空线的初伸长率为所述目标初伸长率的运行状态，所述目标初伸长率为与所述目标应力对应的初伸长率。
17.第三方面，本发明实施例还提供了一种架空线应力变温补偿装置，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的架空线应力变温补偿方法的步骤。
18.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的架空线应力变温补偿方法的步骤。
19.本发明实施例通过获取待检测架空线的目标参数；根据预设应力、预设初伸长率和弹性模量，确定架空线的等效弹性模量；根据等效弹性模量和参考应力，确定架空线在第二状态下的补偿温度，参考应力由初始应力、初始比载、初始气温、年平均比载和年平均气温确定；根据目标比载、目标气温和补偿温度，确定架空线在第三状态下的目标应力。这样，确定架空线在实际所受应力下的非恒定的补偿温度，根据该补偿温度计算得到架空线实际所受应力，以此提高应力计算的准确度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
21.图1是本发明实施例中不同情况下架空线的应力和伸长率的示意图；
22.图2是本发明实施例中架空线变温补偿方法的流程示意图；
23.图3是本发明实施例中不同情况下架空线的张力和初伸长率的示意图；
24.图4是本发明实施例中不同情况下架空线的张力和偏移初伸长率的示意图；
25.图5是本发明实施例提供的架空线应力检测装置的结构图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发
明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
28.需要说明的是，架空线在应力下，会产生弹性形变和非弹性形变，其中将非弹性形变引起的架空线的伸长称为初伸长，将弹性形变引起的架空线的伸长称为弹性伸长，架空线因弹性形变和/或非弹性形变引起的伸长量越高，则架空线的伸长率越高。
29.架空线生产厂家可以测量架空线在不同拉力下的伸长量，得到架空线的初始特性曲线和长期蠕变特性曲线。其中，初始特性曲线能反映架空线在不同拉力下架空线的塑性伸长；长期蠕变特性曲线能进一步反映架空线在长期拉力作用下架空线的蠕变伸长，根据上述2个曲线，得到架空线在应力下实际的伸长率。
30.由于每根架空线在生产过程中，存在材质、大小等其他方面的差异，因此每根架空线的初始特性曲线和长期蠕变特性曲线是不同的。在实际生产活动中，架空线生产厂家也不可能对生产的每根架空线进行试验，得到每根架空线的初始特性曲线和长期蠕变特性曲线。所以，根据架空线的初始特性曲线和长期蠕变特性曲线对架空线进行温度补偿，这种方法存在推广上的困难。
31.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的架空线应力变温补偿方法进行详细地说明。
32.请参阅图1，图1是本发明实施例中不同情况下架空线的应力和伸长率的示意图。如图所示，图1中的横坐标表示架空线的伸长率，纵坐标表示架空线应力，图1中包括有5条曲线。
33.其中，弹性伸长曲线为架空线不产生非弹性形变的情况下，架空线应力和伸长率的关系。
34.恒定降温补偿曲线为架空线初伸长引起的伸长量为恒定值的情况下，架空线应力和伸长率的关系。
35.初始特性曲线和长期蠕变特性曲线是架空线生产厂家分别对架空线在不同瞬时拉力下的伸长量和长期拉力下的蠕变伸长量进行测试得到的。
36.变温补偿曲线是采样本发明实施例提供的架空线应力变温补偿方法得到的架空线应力和伸长率的关系。
37.在恒定降温补偿曲线中，架空线初伸长引起的伸长量是恒定的值，那么，与该伸长量对应的初伸长率也是恒定的值，即图1中的εc表示与恒定的伸长量对应的初伸长率；在变温补偿曲线中，架空线初伸长引起的伸长量随应力变化。
38.从图1中可以看出，在纵坐标为σu的情况下，弹性伸长曲线对应的纵坐标为εd，即架空线因弹性形变引起的初伸长率为εd。
39.在纵坐标为σu的情况下，恒定降温补偿曲线对应的横坐标为εe，即在恒定降温补偿曲线中，架空线因非弹性形变引起的初伸长率为(ε
e-εd)，应当理解的是，由于在恒定降温补
偿曲线中架空线初伸长引起的伸长量是恒定的值，因此(ε
e-εd)等于εc。
40.在纵坐标为σu的情况下，变温补偿曲线对应的横坐标为εf，即在变温补偿曲线中，架空线因非弹性形变引起的初伸长率为(ε
f-εd)。
41.在纵坐标为σu的情况下，长期蠕变特性曲线对应的横坐标为εg，即实际上架空线因非弹性形变引起的初伸长率为(ε
g-εd)。
42.在纵坐标为σn的情况下，变温补偿曲线、长期蠕变特性曲线和恒定降温补偿曲线对应的横坐标相同，均为εh。
43.从图1中可以看出，相比于恒定降温补偿曲线，通过变温补偿曲线得到的初伸长率更接近长期蠕变特性曲线指向的初伸长率，也就是说，变温补偿曲线更符合架空线在不同应力下的实际情况。
44.请参阅图2，图2是本发明实施例中架空线变温补偿方法的流程示意图，本实施例提供的架空线检测方法包括以下步骤：
45.s110，获取待检测架空线的目标参数，所述目标参数包括预设应力、与所述预设应力对应的预设初伸长率、弹性模量、第一状态下的初始应力、第一状态下的初始比载、第一状态下的初始气温、第二状态下的年平均比载、第二状态下的年平均气温、第三状态下的目标比载和第三状态下的目标气温。
46.本实施例中，可以在架空线架线后，对架空线进行应力测量，得到架空线的初始应力。
47.架空线的预设应力、架空线的与所述预设应力对应的预设初伸长率和架空线的弹性模量均与架空线的材质相关，均是架空线在生产过程中通过实验可以测得的参数。
48.其中，架空线的预设应力是架空线最大破断力的10％-30％，架空线最大破断力也是架空线在生产过程中经过实验测得的最大拉力。
49.需要说明的是，本实施例中的第一状态是架空线在架线后的初始状态；第二状态是所述架空线年平均运行状态，需要理解的是，上述架空线年平均运行状态、年平均比载和年平均气温均是本领域的通用术语，在此不做具体解释；第三状态是所述架空线的初伸长率为目标初伸长率的运行状态，目标初伸长率为与目标应力对应的初伸长率，即在架空线实际所受应力为目标应力的情况下，实际初伸长率等于目标初伸长率时，架空线的运行状态。
50.本实施例中架空线的比载是指单位长度架空线上所受的荷载折算到单位截面积上的数值，在架空线覆冰情况下和/或架空线受风力影响的情况下，会影响架空线的比载。
51.架空线的气温是架空线在运行时的温度，一般而言，架空线气温降低，架空线线长缩短，可能导致断线；架空线气温升高，线长增加，弧垂变大，架空线最低点到地面之间的距离减少，存在安全隐患。
52.s120，根据所述预设应力、所述预设初伸长率和所述弹性模量，确定所述架空线的等效弹性模量。
53.架空线在不同应力下产生的蠕变伸长，即图1中的长期蠕变特性曲线，可以通过公式σ＝ecε表达，其中，上述公式中的σ是架空线应力，ε是架空线的初伸长率，ec是等效弹性模量。
54.进而，可以根据确定所述等效弹性模量；
55.其中，ec为所述等效弹性模量，e为所述弹性模量，σc为所述预设应力，δεc为所述预设初伸长率等效弹性模量。
56.进一步的，本实施例中还预设有第一架空线状态方程，在得到等效弹性模量后，将架空线在第一状态下的初始应力、初始比载和初始气温，以及架空线在第二状态下的年平均比载和第二状态下的年平均气温输入至第一架空线状态方程中，得到架空线在第二状态下的参考应力。
57.第一架空线状态方程为：
[0058][0059]
其中，σj为所述初始应力，γj为所述初始比载，tj为所述初始气温，σk为所述参考应力，γk为所述年平均比载，tk为所述年平均气温，e为所述弹性模量，l为预设的档距，α为预设的温度膨胀系数，β为预设的高度差。
[0060]
一种可能存在的情况为，架空线在第一状态下未覆冰未受风力影响，架空线在第二状态下未覆冰未受风力影响，且架空线在第一状态下的气温与架空线在第二状态下的气温相同，则确定架空线在第一状态下的初始应力等于架空线在第二状态下的参考应力，其中，该参考应力可以架空线在架线预设时长后的实际所受应力。
[0061]
s130，根据所述等效弹性模量和参考应力，确定所述架空线在第二状态下的补偿温度。
[0062]
本实施例中，可以将架空线的等效弹性模量和架空线在第二状态系的参考应力，输入至公式中，得到架空线在第二状态下的等效初伸长率。其中，δεk为等效初伸长率，ec为等效弹性模量，e为弹性模量，σk为参考应力。
[0063]
由于架空线气温降低，架空线线长缩短，因此可以根据架空线的初伸长率，得到一个对应的温度，将该温度称为补偿温度，使用该补偿温度对架空线进行降温，以消除因架空线初伸长导致架空线对地距离减少而存在的安全隐患。
[0064]
根据公式得到架空线在第二状态下的补偿温度，其中δtk是补偿温度，δεk是等效初伸长率，α是预设的温度膨胀系数。
[0065]
s140，根据所述目标比载、所述目标气温和所述补偿温度，确定所述架空线在第三状态下的目标应力。
[0066]
本实施例中还预设有第二架空线状态方程，在得到等效弹性模量后，将架空线在第一状态下的初始应力、初始比载和初始气温，以及架空线在第三状态下的目标比载和目标气温输入至第二架空线状态方程中，得到架空线在第三状态下的目标应力。
[0067]
第二架空线状态方程为：
[0068]
[0069]
其中，σj为初始应力，γj为初始比载，tj为初始气温，σ1为目标应力，γ1为目标比载，t1为目标气温，e为弹性模量，l为预设的档距，α为预设的温度膨胀系数，β为预设的高度差，δtk为补偿温度。
[0070]
本发明实施例通过获取待检测架空线的目标参数；根据预设应力、预设初伸长率和弹性模量，确定架空线的等效弹性模量；根据等效弹性模量和参考应力，确定架空线在第二状态下的补偿温度，参考应力由初始应力、初始比载、初始气温、年平均比载和年平均气温确定；根据目标比载、目标气温和补偿温度，确定架空线在第三状态下的目标应力。这样，确定架空线在实际所受应力下的非恒定的补偿温度，根据该补偿温度计算得到架空线实际所受应力，以此提高应力计算的准确度。
[0071]
示例性的，本发明实施例还以一架空线的应力测试场景为例，说明本方案的技术效果。
[0072]
架空线的各项参数如表一所示。
[0073]
表一：
[0074]
截面mm单重n/m破断力n弹性模量mpa温度膨胀系数/℃468.64415.965714011969636.918.819e-06
[0075]
进一步的，可以采用表一所示的架空线作为待检测架空线。
[0076]
请参阅图3，图3是本发明实施例中不同情况下架空线的张力和初伸长率的示意图。
[0077]
图3包括3条曲线，分别表示上述待检测架空线在3种情况下，架线张力和初伸长率之间的关系。其中架线张力与架空线的应力关联，具体的，架线张力是架空线的截面乘应力。
[0078]
其中，曲线1可以为，使用本发明实施例提供的应力变温补偿方法，得到的架线张力和初伸长率的关系曲线。
[0079]
曲线2可以为，架空线在初伸长的伸长量为恒定值的情况下，得到的架线张力和初伸长率的关系曲线。
[0080]
曲线3可以为，根据该待检测架空线的初始特性曲线和长期蠕变特性曲线，得到的架线张力和初伸长率的关系曲线。
[0081]
由于架空线的初始特性曲线和长期蠕变特性曲线能反映架空线的塑性伸长和蠕变伸长，也就是说，曲线3得到的张力和初伸长率更符合架空线实际情况，因此可以将曲线3作为基准曲线，判断上述曲线1和曲线2，哪种更为接近架空线的真实状态。
[0082]
从图3中可以得到，当架线张力为35000时，曲线3对应的初伸长率为0.06，曲线1对应的初伸长率为0.052，曲线2对应的初伸长率为0.038。由于0.052更接近于0.06，因此，应用本发明实施例提供的方法得到的初伸长率更为接近架空线的真实状态。
[0083]
进一步的，请参阅图4，图4是本发明实施例中不同情况下架空线的张力和张力偏移率的示意图。
[0084]
图4包括2条曲线。曲线4可以为，使用本发明实施例提供的方法，得到的架线张力和张力偏移率的关系曲线。
[0085]
曲线5可以为，架空线在初伸长的伸长量为恒定值的情况下，得到的架线张力和张力偏移率的关系曲线。
[0086]
其中，张力偏移率越高，表示得到的架线张力与实际张力的差值越大，架线张力越不准确。
[0087]
从图4中可以得到，当架线张力为35000时，曲线4对应的张力偏移率为0.8；曲线5对应的张力偏移率为5.8。由于曲线4对应的张力偏移率小于曲线5对应的张力偏移率，因此，应用本发明实施例提供的方法得到的应力更为接近架空线的真实状态。
[0088]
参见图5，图5是本发明实施例提供的架空线应力变温补偿装置200的结构图，如图5所示，上述架空线应力变温补偿装置200包括：
[0089]
获取模块210，用于获取待检测架空线的目标参数，所述目标参数包括预设应力、与所述预设应力对应的预设初伸长率、弹性模量、第一状态下的初始应力、第一状态下的初始比载、第一状态下的初始气温、第二状态下的年平均比载、第二状态下的年平均气温、第三状态下的目标比载和第三状态下的目标气温；
[0090]
第一确定模块220，用于根据所述预设应力、所述预设初伸长率和所述弹性模量，确定所述架空线的等效弹性模量；
[0091]
第二确定模块230，用于根据所述等效弹性模量和参考应力，确定所述架空线在第二状态下的补偿温度，所述参考应力由所述初始应力、所述初始比载、所述初始气温、所述年平均比载和所述年平均气温确定；
[0092]
第三确定模块240，用于根据所述目标比载、所述目标气温和所述补偿温度，确定所述架空线在第三状态下的目标应力。
[0093]
可选的，所述第一确定模块220具体用于：
[0094]
根据确定所述等效弹性模量；
[0095]
其中，ec为所述等效弹性模量，e为所述弹性模量，σc为所述预设应力，δεc为所述预设初伸长率。
[0096]
可选的，所述架空线应力检测装置200还包括：
[0097]
第四确定模块250，用于根据确定所述参考应力；
[0098]
其中，σj为所述初始应力，γj为所述初始比载，tj为所述初始气温，σk为所述参考应力，γk为所述年平均比载，tk为所述年平均气温，e为所述弹性模量，l为预设的档距，α为预设的温度膨胀系数，β为预设的高度差。
[0099]
可选的，所述第二确定模块240具体用于：
[0100]
根据确定等效初伸长率；
[0101]
将所述等效初伸长率除以预设的温度膨胀系数，得到所述补偿温度；
[0102]
其中，δεk为所述等效初伸长率，ec为所述等效弹性模量，e为所述弹性模量，σk为所述参考应力。
[0103]
可选的，所述第三确定模块250具体用于：
[0104]
根据确定所述目标应力；
[0105]
其中，σj为所述初始应力，γj为所述初始比载，tj为所述初始气温，σ1为所述目标应力，γ1为所述目标比载，t1为所述目标气温，e为所述弹性模量，l为预设的档距，α为预设的温度膨胀系数，β为预设的高度差，δtk为所述补偿温度。
[0106]
本发明实施例提供的架空线应力变温补偿装置200能够实现图2中的方法实施例中架空线应力变温补偿方法实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
[0107]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述架空线应力变温补偿方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(read-only memory，简称rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等。
[0108]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0109]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0110]
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。