本發明專利技術公開了基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法及系統，涉及除冰機優化技術領域，包括以下步驟：獲取積冰第一數據并進行冰層類型分類得到搖擺冰層和硬冰層；若冰層類型為搖擺冰層獲取除冰環境第二數據并計算冰層回凍發生概率，根據冰層回凍發生概率對搖擺冰層進行二次分類；若冰層類型為硬冰層，基于除冰環境第二數據和積冰第一數據構建地線電脈沖除冰數學模型，得到初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間；對初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間分別進行削弱處理，得到修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間；以修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間進行除冰，除冰操作后的硬冰層轉變為搖擺冰層。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地線除冰機優化，尤其涉及基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法及系統。
技術介紹
1、隨著全球氣候變暖和極端天氣事件的頻發，地線除冰器的市場需求不斷增加，特別是在高緯度地區，如美國、加拿大、俄羅斯以及中國的北方地區，冬季降雪量大，除雪任務繁重，對地線除冰器的需求尤為旺盛，政府對城市管理和應急響應能力的重視，以及基礎設施建設的不斷完善，進一步推動了地線除冰器市場的發展?。
2、地線除冰器?是一種用于去除輸電線路地線上覆冰的設備，主要通過物理或熱能的方式實現除冰，電脈沖（electropulsing），是由電容或者是間歇源產生的非穩態電流場，通常用的交流電就可以看成是一種脈沖電流，而其中的一個周期過程就可以看成一個電脈沖；高幅值指電脈沖的電壓幅度較高，通常能夠達到幾千伏甚至更高，這種高電壓能產生較大的電場強度，突破冰層與基材之間的界面力，使冰層在較短時間內受到劇烈的電場作用；窄脈寬指電脈沖的持續時間非常短，通常在微秒級別，窄脈寬的電脈沖能夠使電場瞬時施加到冰層上，從而產生快速的熱效應，使冰層迅速膨脹和破裂，快速的熱效應有助于冰雪的脫落，而不會對設備或環境造成長時間的熱損傷。
3、基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰技術，憑借其快速高效、低能耗、無機械磨損等優勢，在現代除冰技術中具有很大的潛力；雖然電脈沖除冰可以快速有效去除積冰，但如何精確控制脈沖能量是一個技術難點。如果能量過大，可能會對表面材料造成損害。
4、現有技術中，存在除冰機產生的脈沖能量可能過大導致損害電線的問題。
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br/>技術實現思路
1、為了克服現有技術的上述缺陷，本專利技術的實施例提供基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法及系統，通過得到修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間，以解決現有技術中，存在除冰機產生的脈沖能量可能過大導致損害電線的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，包括以下步驟：獲取待除冰表面初步狀態的積冰第一數據，并進行冰層類型分類，冰層類型包括搖擺冰層和硬冰層；若冰層類型為搖擺冰層，獲取除冰環境第二數據并計算冰層回凍發生概率，根據冰層回凍發生概率對搖擺冰層進行二次分類；若冰層類型為硬冰層，基于除冰環境第二數據和積冰第一數據構建地線電脈沖除冰數學模型，模型輸出初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間；對初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間分別進行削弱處理，得到修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間；以修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間進行除冰操作，除冰操作后的硬冰層轉變為搖擺冰層。
4、在一個優選的實施方式中，所述積冰第一數據，包括冰層厚度、冰層密度、冰面溫度數據、冰層硬度，具體獲取步驟包括：從冰面垂直發射激光束，計算從發射激光束到接收反射激光束的時間，得到冰層厚度；獲取冰層多個深度的溫度分布數據和冰層壓力數據，結合冰的狀態方程得到冰層密度；在冰面上激發機械振動，用設備捕捉冰面振動信號，并計算振動信號的傳播速度及衰減情況，得到冰層硬度；在冰層表面進行溫度測量，直接獲取冰面溫度數據。
5、在一個優選的實施方式中，所述除冰環境第二數據，包括除冰機工作環境內的濕度數據、除冰機工作環境內的溫度波動數據、冰層表面水分蒸發速度，具體獲取方法包括：確定濕度監測區域，并將數據采集裝置與中央處理系統連接，在中央處理系統記錄濕度監測區域的濕度值并建立折線圖，得到除冰機工作環境內的濕度峰谷值；捕捉實時溫度數據，并分析溫度波動的幅度和頻率，得到除冰機工作環境內的溫度波動數據；獲取單位時間內水分含量的變化，結合除冰機工作環境內的溫度波動數據，記錄每個單位時間點的蒸發速率，結合預設的蒸發速率計算公式得到冰層表面水分蒸發速度。
6、在一個優選的實施方式中，所述根據冰層回凍發生概率對搖擺冰層進行二次分類，具體為：獲取搖擺冰層的待除冰區域的除冰環境第二數據；基于回歸分析預設回凍概率模型，得到冰層回凍發生概率；根據熱傳導和回凍模型獲取回凍發生閾值，將冰層回凍發生概率大于回凍發生閾值的搖擺冰層二次分類為硬冰層；將冰層回凍發生概率小于回凍發生閾值的搖擺冰層二次分類為軟冰層。
7、在一個優選的實施方式中，所述對初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間分別進行削弱處理，具體為：根據除冰機正常工作的性能指標，得到最小脈沖重復頻率和單脈沖最短持續時間；將初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間輸入訓練好的除冰機模擬工作模型中，得到除冰后的第一除冰表面狀態數據；對初始除冰機脈沖重復頻率以預設的頻率差值逐漸減小至最小脈沖重復頻率，初始單脈沖持續時間保持不變，再次輸入訓練好的除冰機模擬工作模型中，得到除冰后的第二除冰表面狀態數據組；保持初始除冰機脈沖重復頻率不變，對初始單脈沖持續時間以預設的時間差值逐漸縮短至單脈沖最短持續時間，重復輸入訓練好的除冰機模擬工作模型中，得到除冰后的第三除冰表面狀態數據組；根據除冰后的第一除冰表面狀態數據，除冰后的第二除冰表面狀態數據組和除冰后的第三除冰表面狀態數據組，得到修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間。
8、在一個優選的實施方式中，所述修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間，獲取方法具體如下：在第二除冰表面狀態數據組中找到若干組除冰表面狀態數據最貼近軟冰層的除冰機脈沖重復頻率，得到第四頻率數據組；在第三除冰表面狀態數據組中找到若干組除冰表面狀態數據最貼近軟冰層的單脈沖持續時間，得到第五單脈沖持續時間數據組；將第四頻率數據組中的數據逐個結合第五單脈沖持續時間數據組的數據，得到除冰效果數據組；根據除冰效果數據組建立三維坐標軸，得到修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間。
9、在一個優選的實施方式中，所述冰層類型分類，具體為：基于物理原理和歷史經驗為積冰第一數據逐個設置數據權重；結合積冰第一數據和各數據權重計算冰層分類閥值；將冰層分類閥值高于冰層分類閾值的分類為硬冰層；將冰層分類閥值高于冰層分類閾值的分類為硬冰層；將冰層分類閥值低于冰層分類閾值的分類為搖擺冰層。
10、在一個優選的實施方式中，所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法的系統，其特征在于，包括初始狀態檢測模塊、搖擺冰層分析模塊、硬冰層處理模塊、削弱處理模塊、數據應用模塊；初始狀態檢測模塊，用于在已結冰的電線上，檢測待除冰表面的初步狀態，根據待除冰表面的初步狀態獲取積冰第一數據，并進行冰層類型分類，所述冰層類型包括搖擺冰層和硬冰層；搖擺冰層分析模塊，用于若冰層類型為搖擺冰層，獲取除冰環境第二數據并計算冰層回凍發生概率，根據冰層回凍發生概率對搖擺冰層進行二次分類；硬冰層處理模塊，用于若冰層類型為硬冰層，基于除冰環境第二數據和積冰第一數據構建地線電脈沖除冰數學模型，模型輸出初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間；削弱處理模塊，用于對初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間分別進行削弱處理，得到修正的除冰機脈沖重復頻本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述積冰第一數據，包括冰層厚度、冰層密度、冰面溫度數據、冰層硬度，具體獲取步驟包括：
3.如權利要求2所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述除冰環境第二數據，包括除冰機工作環境內的濕度數據、除冰機工作環境內的溫度波動數據、冰層表面水分蒸發速度，具體獲取方法包括：
4.如權利要求3所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述根據冰層回凍發生概率對搖擺冰層進行二次分類，具體為：
5.如權利要求4所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述對初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間分別進行削弱處理，具體為：
6.如權利要求5所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述修正的除冰機脈沖重復頻率和修正的單脈沖持續時間，獲取方法具體如下：
7.如權利要求6所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述冰層類型分類，具體為：
8.如權利要求7所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述初始除冰機脈沖重復頻率，計算公式如下：
9.如權利要求8所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述初始單脈沖持續時間，計算公式如下：
10.一種使用如權利要求1-9任意一項所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法的系統，其特征在于，包括初始狀態檢測模塊、搖擺冰層分析模塊、硬冰層處理模塊、削弱處理模塊、數據應用模塊；
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【技術特征摘要】
1.基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述積冰第一數據，包括冰層厚度、冰層密度、冰面溫度數據、冰層硬度，具體獲取步驟包括：
3.如權利要求2所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述除冰環境第二數據，包括除冰機工作環境內的濕度數據、除冰機工作環境內的溫度波動數據、冰層表面水分蒸發速度，具體獲取方法包括：
4.如權利要求3所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述根據冰層回凍發生概率對搖擺冰層進行二次分類，具體為：
5.如權利要求4所述基于高幅值窄脈寬電脈沖的地線除冰機優化方法，其特征在于，所述對初始除冰機脈沖重復頻率和初始單脈沖持續時間分別進行...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃鳳標，程登峰，李衛國，楊鵬，康衛偉，
申請(專利權)人：國網安徽省電力有限公司宣城供電公司，
類型：發明
國別省市：
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