一种可视化指示装置的构建方法、系统及应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法及装置

技术领域

本发明属于线路雷击损伤指示技术领域，具体地说，涉及一种可视化指示装置的构建方法、系统及应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法及装置。

背景技术

根据配网故障停电数据统计，雷击在故障原因中所占比例最大，且根据运行统计，大量断线事故发生在架空地线连接金具处，而一起断线事故通常由多个损伤在时间上的累加或者多种损伤在同一时刻的共同作用引起。悬垂线夹是一种在架空线路上用于悬挂导地线的连接金具，其应用范围广泛、数量庞大，相关文献和实际事故案例表明，由于应力集中、接触电阻大等原因，目前发生的架空地线断线事故多位于线夹内部或线夹出口处附近。当前供电局采取的解决方式以人力定位为主，派出专员使用红外热像仪进行巡线以确定雷击线路损伤或者断开位置，但人工线路查障范围广、耗时久，无法实现线股损伤的精准定位，人力成本及设备成本高；且其他现有的缺陷告警装置无法及时、准确告警线股发生损伤，大大延长了线路故障隔离和恢复供电时间。

由于无法精准定位线股损伤位置，雷击对线路及金具造成的损伤缺陷不能得到及时有效的修复，可能进一步恶化为故障，为解决故障将需投入更大的人力物力成本抢修，出现“雷击造成隐患—隐患无法定位—隐患恶化为事故”的问题。这一情况，在市场层面导致客户对停电时间长感到不满、投诉变多；在电网层面造成故障线路复电工作被动、效率低，增加维护成本和难度；在社会层面也带来较大的安全风险。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可视化指示装置的构建方法，解决现有的告警装置不及时、精确度不高的问题。

本发明的第二目的在于提供一种可视化指示装置的构建系统。

本发明的第三目的在于提供一种可视化指示装置，提高装置对于过热缺陷告警的可靠性。

本发明的第四目的在于提供一种应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法，实现及时并准确地定位架空地线雷击过热缺陷的位置，并可视化指示。

本发明的第一目的通过以下技术方案实现：一种可视化指示装置的构建方法，包括步骤：

S01、通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在悬垂线夹的压板及悬垂线夹的线股上设置若干感温点，以电弧热源作为激励，输出压板的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述压板的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应，筛选出压板的最高温度及最高温度对应的感温点；

S02、当步骤S01中线股的轴向截面积平均温度的达到预设的线股断开温度，将对应的压板的温度设定为可视化指示装置的动作值，并根据此动作值选择可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格；

S03、将可视化指示装置加装于步骤S01中最高温度对应的感温点处，通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在可视化指示装置及悬垂线夹的线股上分别设置感温点，以电弧热源作为激励，输出可视化指示装置的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述可视化指示装置的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应；

S04、当步骤S03中线股的轴向截面积平均温度达到预设的线股断开温度，将对应的可视化指示装置的温度重新设定为可视化指示装置的动作值，根据此动作值重新确定可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格，并将此温度对应的持续时间设定为可视化指示装置的响应时间。

优选的，所述电弧热源采用椭球体热源及高斯面热源进行建模得到，其中，椭球体热源等效电弧弧柱热效应，高斯面热源等效工件表面热效应，电弧热源的中心设置在压板处q

I＝k*I

R＝2.04×10

其中，r为q到热源中心的距离，η为电弧热源在工件表面的有效功率，U为放电电压，R为放电通道半径，t为放电持续时间，单位μs，I为悬垂线夹处雷电流的直流分量，I

优选的，所述悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数的计算步骤具体包括：

步骤一、建立含雷电流回路的输电线路系统的电路模型

当雷电流击中架空输电线路，雷电流的传输路径为架空地线-悬垂线夹-杆塔-大地，当只考虑雷电流的直流分量，将实际输电线路系统的物理模型转换为集总参数的电路模型，此电路模型为低频电路模型，主要考虑线路电阻R

其中，相邻两个接地杆塔之间的输电线路所对应的悬垂线夹与地线之间的接触电阻R

杆塔数量为n，选取地线型号为X，根据经验设定变电站的接地电阻R

其中，ρ

步骤二、选择雷击点，计算所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数

选择最容易遭到雷击的杆塔作为雷击点，雷击点的选择，包括：根据高斯概率分布选择雷击概率更高的、在输电线路中靠中间的杆塔，或者根据实际输电线路选择高海拔位置的杆塔，或者根据实际输电线路的雷电定位系统，选择雷击次数较多的杆塔；

确定雷击点后，根据含雷电流回路的输电线路模型，根据电路原理，计算在雷击点发生一次雷击，所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数；

步骤三、选择分流系数

在所有接地杆塔的分流系数组成的序列中选择中位数，作为悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数。

优选的，在步骤S04后，还包括再次仿真验证方法，包括步骤：

S05、令包含步骤S04的规格的记忆合金弹簧的可视化指示装置为第二可视化指示装置，将第二可视化指示装置加装于步骤S01中最高温度对应的感温点处，通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在第二可视化指示装置上及悬垂线夹的线股上分别设置感温点，以电弧热源作为激励，输出第二可视化指示装置的温度序列及及线股的轴向截面积平均温度序列，所述第二可视化指示装置的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应；

S06、将步骤S05中线股的轴向截面积平均温度序列与预设的线股断开温度对比，当线股的轴向截面积平均温度达到预设的线股断开温度时，得到对应的第二可视化指示装置的温度及此温度对应的持续时间；

S07、当对应的第二可视化指示装置的温度与步骤S04中的动作值的差值在预设误差范围内，且此温度对应的持续时间与步骤S04中的响应时间的差值在预设偏差范围内，验证步骤S04选择的记忆合金弹簧的规格正确，将对应的第二可视化指示装置的温度设定为可视化指示装置的动作值，此温度对应的持续时间设定为可视化指示装置的响应时间。

本发明的第二目的通过以下技术方案实现：一种可视化指示装置的构建系统，包括：第一仿真模块、第一判断模块、第二仿真模块及第二判断模块；

所述第一仿真模块，用于通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在悬垂线夹的压板及悬垂线夹的线股上设置若干感温点，将通过电弧热源计算模块处理得到的电弧热源作为激励，输出压板的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述压板的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应，筛选出压板的最高温度及最高温度对应的感温点；

所述第一判断模块，用于当第一仿真模块中线股的轴向截面积平均温度的达到预设的线股断开温度，将对应的压板的温度设定为可视化指示装置的动作值，并根据此动作值选择可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格；

所述第二仿真模块，用于将可视化指示装置加装于第一仿真模块中最高温度对应的感温点处，通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在可视化指示装置及悬垂线夹的线股上分别设置感温点，将通过电弧热源计算模块处理得到的电弧热源作为激励，输出可视化指示装置的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述可视化指示装置的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应；

所述第二判断模块，用于当第二仿真模块中线股的轴向截面积平均温度达到预设的线股断开温度，将对应的可视化指示装置的温度重新设定为可视化指示装置的动作值，根据此动作值重新确定可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格，并将此温度对应的持续时间设定为可视化指示装置的响应时间。

优选的，所述电弧热源计算模块，用于采用椭球体热源及高斯面热源进行建模得到电弧热源，其中，椭球体热源等效电弧弧柱热效应，高斯面热源等效工件表面热效应，电弧热源的中心点设置在压板处q

I＝k*I

R＝2.04×10

其中，r为q(x,y)到q

其中，k为根据分流系数计算模块得到的悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数。

优选的，所述分流系数计算模块，用于计算悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数，具体包括：

步骤一、建立含雷电流回路的输电线路系统的电路模型

当雷电流击中架空输电线路，雷电流的传输路径为架空地线-悬垂线夹-杆塔-大地，当只考虑雷电流的直流分量，将输电线路系统的实际物理模型转换为集总参数的电路模型，此电路模型为低频电路模型，主要考虑线路电阻R

其中，相邻两个接地杆塔之间的输电线路所对应的悬垂线夹与地线之间的接触电阻R

杆塔数量为n，选取地线型号为X，根据经验设定变电站的接地电阻R

其中，ρ

步骤二、选择雷击点，计算所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数

选择最容易遭到雷击的杆塔作为雷击点，雷击点的选择，包括：根据高斯概率分布选择雷击概率更高的、在输电线路中靠中间的杆塔，或者根据实际输电线路选择高海拔位置的杆塔，或者根据实际输电线路的雷电定位系统，选择雷击次数较多的杆塔；

确定雷击点后，根据含雷电流回路的输电线路模型，根据电路原理，计算在雷击点发生一次雷击，所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数；

步骤三、选择分流系数

在所有接地杆塔的分流系数组成的序列中选择中位数，作为悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数。

本发明的第三目的通过以下技术方案实现：一种可视化指示装置，包括指示弹簧和彩色指示带，还包括盒体和记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧具有基于一种可视化指示装置的构建方法得到的记忆合金弹簧的规格、动作值及响应时间，所述盒体的上端开设有与所述指示弹簧相匹配的通孔，所述通孔设有挡板，所述挡板将所述通孔完全遮挡，所述挡板的上端与所述指示弹簧的一端相抵，且所述指示弹簧的一端与所述彩色指示带连接，另一端与所述盒体的内壁固定连接；所述挡板的下端与所述记忆合金弹簧的顶端固定连接；

当所述记忆合金弹簧受热达到所述动作值及响应时间，则所述记忆合金弹簧产生压缩形变并带动所述挡板向下移动，所述指示弹簧推动所述彩色指示带弹出所述通孔外。

优选的，所述记忆合金弹簧的合金材料为镍钛合金。

本发明的第四目的通过以下技术方案实现：一种应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法，包括步骤：

S1、通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹的压板组件几何模型，在悬垂线夹的压板处设置若干感温点，以电弧热源作为激励，输出压板的温度分布情况，得到压板的最高温度对应的感温点，用于安装可视化指示装置；

S2、将一种可视化指示装置安装于悬垂线夹的压板上，所述可视化指示装置的记忆合金弹簧的底端与悬垂线夹的压板直接连接，所述可视化指示装置用于监测线股的受损情况：

当记忆合金弹簧的温度小于所述可视化指示装置的动作值，所述可视化指示装置的盒体处于关闭状态，所述可视化指示装置不动作，则线股无过热缺陷；

当记忆合金弹簧的温度达到所述可视化指示装置的动作值，记忆合金弹簧受热产生压缩形变，则所述可视化指示装置的挡板受到记忆合金弹簧的下拉力，当达到响应时间，所述挡板的上端离开所述可视化指示装置的指示弹簧，则指示弹簧的弹性形变消失，所述可视化指示装置的彩色指示带向所述可视化指示装置的通孔弹出，警告线股发生过热缺陷。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明的一种可视化指示装置的构建方法，通过两次仿真构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，根据线股温度与压板温度一一对应的关系，找到达到预设的线股断开温度时对应的压板温度，初步选定记忆合金弹簧的规格，再次根据线股温度与装置温度一一对应的关系，找到达到预设的线股断开温度时对应的装置温度，从而确定可视化装置的规格、动作值及响应时间，该方法确定的动作值是直接与线股断开温度对应的，且考虑了装置的散热误差，损伤告警精确度高，响应时间的仿真结果接近经验中的线股断开时间，提高装置警告可靠性。

(2)本发明的方法只考虑雷电流的直流分量作为电弧激励源，减少了冗余步骤；且雷电流的直流分量是在考虑雷电流的分流系数之后得到，通过建立含雷电流的输电线路的电路模型，分析计算悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数，结合电路原理计算并选择具有代表性的分流系数作为仿真输入，仿真结果更加准确、高效、实用性强，具有极高的雷电流的分流系数的理论研究参考价值。

(3)本发明的一种可视化指示装置主要采用记忆合金弹簧及其他金属片作为材料，该记忆合金弹簧具有的动作值是直接与线股断开温度对应的，该记忆合金弹簧具有的规格与动作值绑定，实际应用中，通过将记忆合金弹簧直接连接于压板上，记忆合金弹簧的温升情况与压板的温升接近，进一步减少感温误差，提高装置的精确性；

同时，该装置在线股正常时，挡板完全将盒体内的材料挡住，有效避免恶劣环境对指示弹簧、彩色指示带及记忆合金弹簧的不良影响，造价及维护成本低，与无人机智能巡检相结合，能够实现对雷击过热缺陷的快速准确定位，且适用于其他金具的过热缺陷指示，适用范围广泛。

(4)本发明的一种应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法，通过仿真构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，得到压板最高温度对应感温点，即确定最有可能发生线股断开的位置，用于安装可视化指示装置，且该可视化指示装置的记忆合金弹簧与压板直接接触，当线股及压板的温度达到该装置的动作值，该装置能够在响应时间内及时弹出彩色指示带，警告装置所在的悬垂线夹处的线股发生过热缺陷；该方法能够快速及时警告，并精确定位过热缺陷位置，经济效益高。

附图说明

图1是本发明的一种可视化指示装置的构建方法的流程示意图。

图2是本发明的计算雷电流直流分量的分流系数的五杆塔输电线路的实际物理模型。

图3是本发明的计算雷电流直流分量的分流系数的五杆塔输电线路的电路模型。

图4是本发明的一种可视化指示装置的动作流程示意图。

图5是本发明的一种可视化指示装置的结构示意图。

图6是本发明的一种可视化指示装置的另一角度的结构示意图。

图7是本发明的一种可视化指示装置安装于压板处常温状态下的示意图。

图8是本发明的一种可视化指示装置安装于压板处告警状态下的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示为一种可视化指示装置的构建方法的流程示意图，包括步骤：

S01、通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在悬垂线夹的压板及悬垂线夹的线股上设置若干感温点，以电弧热源作为激励，输出压板的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述压板的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应，筛选出压板的最高温度及最高温度对应的感温点；

S02、当步骤S01中线股的轴向截面积平均温度的达到预设的线股断开温度，将对应的压板的温度设定为可视化指示装置的动作值，并根据此动作值选择可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格；

S03、将可视化指示装置加装于步骤S01中最高温度对应的感温点处，通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在可视化指示装置及悬垂线夹的线股上分别设置感温点，以电弧热源作为激励，输出可视化指示装置的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述可视化指示装置的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应；

S04、当步骤S03中线股的轴向截面积平均温度达到预设的线股断开温度，将对应的可视化指示装置的温度重新设定为可视化指示装置的动作值，根据此动作值重新确定可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格，并将此温度对应的持续时间设定为可视化指示装置的响应时间。

具体的，通过仿真软件例如COMSOL仿真软件，输入架空地线及悬垂线夹的实际材料物理参数，添加固体传热模块物理场，设置边界条件，建立架空地线-悬垂线夹组件几何模型；设置电弧热源作为激励，确定合适的研究时间间隔，选择暂态研究进行模型仿真。

预设的线股断开温度是根据经验计算得到的单根线股轴向截面积平均温度的阈值，针对GJ-50型号的地线，以单根线股某一截面积的平均温度超过560℃并且持续时间在1s及以上的情况作为GJ-50号镀锌钢绞线发生线股断开的判断标准，则型号为GJ-50的线股对应预设的线股断开温度为560℃及持续时间为1s，不同型号线股的断开判断标准不同，计算得到的预设的线股断开温度也不同；

在步骤S01仿真过程，得到一一对应的两组温度：悬垂线夹的压板的温度序列及悬垂线夹的线股的向截面积平均温度序列；当检测到单根线股轴向截面积平均温度达到阈值，找出与该阈值对应的压板的温度，即得到线股断开时压板的温度，把该温度作为记忆合金弹簧的预测的形变温度，根据记忆合金的形变温度与规格的固有对应关系，进而初步选择记忆合金弹簧的规格，包括选择记忆合金弹簧的合金材料类型、尺寸大小、弹簧节距和弹性系数，在仿真过程，仿真系统会显示线股出现最高温度的位置，靠近压板处的线股的温度最高；再按照以上相同的方式，通过步骤S03仿真步骤，得到线股断开时可视化指示装置的温度，把该温度作为记忆合金弹簧的确定的形变温度，根据记忆合金的温度与规格的绑定关系，进而最终选择记忆合金弹簧的规格，进而确定可视化指示装置的动作值及响应时间。

比如镍钛记忆合金的形变温度与规格的部分固有对应关系如下表所示：

根据步骤S01仿真得到压板最高温度对应的感温点处的几何形状及尺寸大小，选择所述可视化指示装置的盒体的几何参数，进而确定所述可视化指示装置的挡板及指示弹簧的几何参数，按照本方法，综合以上结果及确定的动作值及响应时间，构建得到本发明的一种可视化指示装置。

本发明的一种可视化指示装置的构建方法，通过两次仿真构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，根据线股温度与压板温度一一对应的关系，找到达到预设的线股断开温度时对应的压板温度，初步选定记忆合金弹簧的规格，再次根据线股温度与装置温度一一对应的关系，找到达到预设的线股断开温度时对应的装置温度，从而确定可视化装置的规格、动作值及响应时间，该方法确定的动作值是直接与线股断开温度对应的，且考虑了装置的散热误差，损伤告警精确度高，响应时间的仿真结果接近经验中的线股断开时间，提高装置警告可靠性。

所述电弧热源采用椭球体热源及高斯面热源进行建模得到，其中，椭球体热源等效电弧弧柱热效应，高斯面热源等效工件表面热效应，电弧热源的中心设置在压板处q

I＝k*I

R＝2.04×10

其中，r为q到热源中心的距离，η为电弧热源在工件表面的有效功率，U为放电电压，R为放电通道半径，t为放电持续时间，单位μs，I为悬垂线夹处雷电流的直流分量，I

具体的，在飞机雷电防护标准中，雷电流的直流分流，即雷电流C分量等效为一个方波，作用时间通常取250-1000ms，电荷量常取50-200C，雷电流C分量是雷电流转移电荷量的主要贡献分量，雷电流C分量的幅值I′

所述悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数的计算步骤具体包括：

步骤一、建立含雷电流回路的输电线路系统的电路模型

当雷电流击中架空输电线路，雷电流的传输路径为架空地线-悬垂线夹-杆塔-大地，当只考虑雷电流的直流分量，将实际输电线路系统的物理模型转换为集总参数的电路模型，此电路模型为低频电路模型，主要考虑线路电阻R

其中，相邻两个接地杆塔之间的输电线路所对应的悬垂线夹与地线之间的接触电阻R

杆塔数量为n，选取地线型号为X，根据经验设定变电站的接地电阻R

其中，ρ

步骤二、选择雷击点，计算所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数

选择最容易遭到雷击的杆塔作为雷击点，雷击点的选择，包括：根据高斯概率分布选择雷击概率更高的、在输电线路中靠中间的杆塔，或者根据实际输电线路选择高海拔位置的杆塔，或者根据实际输电线路的雷电定位系统，选择雷击次数较多的杆塔；

确定雷击点后，根据含雷电流回路的输电线路模型，根据电路原理，计算在雷击点发生一次雷击，所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数；

步骤三、选择分流系数

在所有接地杆塔的分流系数组成的序列中选择中位数，作为悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数，以使计算结果更具有普遍性。

具体的，如图2至图3所示，当雷电流击中杆塔附近的架空地线或者杆塔顶端，雷电流相当于一个附加在原有电路之上的电流源，从节点处注入原有电路。

第一步、设定一具有单边变电站并包含5个杆塔，且杆塔逐基直接接地的双回路地线系统，建立此双回路地线系统的电路模型；

其中，接地杆塔之间的水平档距D取值500m，地线型号取GJ-50镀锌钢绞线，变电站接地电阻RT取值0.5Ω，杆塔接地电阻RG取值0.5Ω，杆塔之间的接触电阻RC取值100mΩ；分别根据如下公式计算变电站出线电阻RLT及线路电阻RL：

其中，ρ

以雷电流击中2号杆塔附近的地线为例，将图2所示的实际物理模型转化为图3所示的集总参数的输电线路的电路模型，基于此电路模型进行电路分析计算，得到1号至5号杆塔对应的雷电流直流分量的分流系数的结果，依次为0.12、0.17、0.22、0.26及0.34；

当雷电击中架空地线时，由于线路两边有许多杆塔电阻与输电线路电阻不断并联，根据电路基本原理，并联后的总阻值一直减小，导致大部分的直流分量会沿线路继续前进并且分流到其他杆塔中，而不是沿距离雷击点最近的杆塔流入大地，对于杆塔数量有限的具有单边变电站的输电线路，影响杆塔对雷电流直流分量的分流系数的主要因素有两个：1、除距离雷击位置最近的杆塔以外的电阻值越小，流经距离雷击位置最近的杆塔的雷电流的直流分量分流系数越小，即对于同一杆塔而言，线路上其他杆塔数量越多，该杆塔的雷电流直流分量的分流系数越小；2、杆塔位置越靠近变电站位置，杆塔的雷电流直流分量的分流系数越小，因此综合考虑上述计算的结果及上述电路基本原理，本具体实施例选定以0.2作为研究中杆塔对雷电流直流分量的分流系数。

在实际应用中，若要保证计算结果更加准确，针对每个杆塔定制可视化指示装置，每个杆塔单独选分流系数，则需要将每根接地杆塔都设置为一次雷击点，然后对每根杆塔被雷击的情况建立一次电路模型，然后对每根杆塔的分流系数分别进行计算。

本发明通过建立含雷电流回路的输电线路的电路模型，分析计算悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数，结合电路原理计算并选择具有代表性的分流系数作为仿真输入，仿真结果更加准确、高效、实用性强，具有极高的雷电流的分流系数的理论研究参考价值。

在步骤S04后，还包括再次仿真验证方法，包括步骤：

S05、令包含步骤S04的规格的记忆合金弹簧的可视化指示装置为第二可视化指示装置，将第二可视化指示装置加装于步骤S01中最高温度对应的感温点处，通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在第二可视化指示装置上及悬垂线夹的线股上分别设置感温点，以电弧热源作为激励，输出第二可视化指示装置的温度序列及及线股的轴向截面积平均温度序列，所述第二可视化指示装置的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应；

S06、将步骤S05中线股的轴向截面积平均温度序列与预设的线股断开温度对比，当线股的轴向截面积平均温度达到预设的线股断开温度时，得到对应的第二可视化指示装置的温度及此温度对应的持续时间；

S07、当对应的第二可视化指示装置的温度与步骤S04中的动作值的差值在预设误差范围内，且此温度对应的持续时间与步骤S04中的响应时间的差值在预设偏差范围内，验证步骤S04选择的记忆合金弹簧的规格正确，将对应的第二可视化指示装置的温度设定为可视化指示装置的动作值，此温度对应的持续时间设定为可视化指示装置的响应时间。

具体的，在步骤S01至步骤S04中，结合理论仿真分析和经验计算，得到可视化指示装置的动作值及响应时间，及可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格；根据实际应用所需要的动作值及响应时间，设定预设误差范围及预设偏差范围，通过将构建得到的可视化指示装置进行反复仿真验证，能够减少误差，使结果更加精确。

实施例2

一种可视化指示装置的构建系统，包括：第一仿真模块、第一判断模块、第二仿真模块及第二判断模块；

所述第一仿真模块，用于通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在悬垂线夹的压板及悬垂线夹的线股上设置若干感温点，将通过电弧热源计算模块处理得到的电弧热源作为激励，输出压板的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述压板的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应，筛选出压板的最高温度及最高温度对应的感温点；

所述第一判断模块，用于当第一仿真模块中线股的轴向截面积平均温度的达到预设的线股断开温度，将对应的压板的温度设定为可视化指示装置的动作值，并根据此动作值选择可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格；

所述第二仿真模块，用于将可视化指示装置加装于第一仿真模块中最高温度对应的感温点处，通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，在可视化指示装置及悬垂线夹的线股上分别设置感温点，将通过电弧热源计算模块处理得到的电弧热源作为激励，输出可视化指示装置的温度序列及线股的轴向截面积平均温度序列，所述可视化指示装置的温度序列与线股的轴向截面积平均温度序列一一对应；

所述第二判断模块，用于当第二仿真模块中线股的轴向截面积平均温度达到预设的线股断开温度，将对应的可视化指示装置的温度重新设定为可视化指示装置的动作值，根据此动作值重新确定可视化指示装置的记忆合金弹簧的规格，并将此温度对应的持续时间设定为可视化指示装置的响应时间。

所述电弧热源计算模块，用于采用椭球体热源及高斯面热源进行建模得到电弧热源，其中，椭球体热源等效电弧弧柱热效应，高斯面热源等效工件表面热效应，电弧热源的中心点设置在压板处q

I＝k*I

R＝2.04×10

其中，r为q(x,y)到q

其中，k为根据分流系数计算模块得到的悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数。

所述分流系数计算模块，用于计算悬垂线夹的雷电流直流分量的分流系数，具体包括：

步骤一、建立含雷电流回路的输电线路系统的电路模型

当雷电流击中架空输电线路，雷电流的传输路径为架空地线-悬垂线夹-杆塔-大地，当只考虑雷电流的直流分量，将输电线路系统的实际物理模型转换为集总参数的电路模型，此电路模型为低频电路模型，主要考虑线路电阻R

其中，相邻两个接地杆塔之间的输电线路所对应的悬垂线夹与地线之间的接触电阻R

杆塔数量为n，选取地线型号为X，根据经验设定变电站的接地电阻R

其中，ρ

步骤二、选择雷击点，计算所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数

选择最容易遭到雷击的杆塔作为雷击点，雷击点的选择，包括：根据高斯概率分布选择雷击概率更高的、在输电线路中靠中间的杆塔，或者根据实际输电线路选择高海拔位置的杆塔，或者根据实际输电线路的雷电定位系统，选择雷击次数较多的杆塔；

确定雷击点后，根据含雷电流回路的输电线路模型，根据电路原理，计算在雷击点发生一次雷击，所述电路模型中所有接地杆塔的分流系数；

实施例3

一种可视化指示装置，包括指示弹簧3和彩色指示带6，还包括盒体4和记忆合金弹簧1，所述记忆合金弹簧1具有基于实施例1所述的一种可视化指示装置的构建方法得到的记忆合金弹簧的规格、动作值及响应时间，所述盒体4的上端开设有与所述指示弹簧1相匹配的通孔5，所述通孔5设有挡板2，所述挡板2将所述通孔5完全遮挡，所述挡板2的上端与所述指示弹簧3的一端相抵，且所述指示弹簧3的一端与所述彩色指示带5连接，另一端与所述盒体4的内壁固定连接；所述挡板2的下端与所述记忆合金弹簧1的顶端固定连接；

当所述记忆合金弹簧1受热达到所述动作值及响应时间，则所述记忆合金弹簧1产生压缩形变并带动所述挡板2向下移动，所述指示弹簧3推动所述彩色指示带6弹出所述通孔5外。

所述记忆合金弹簧的合金材料为镍钛合金。

具体的，如图4至图8所示，本发明的一种可视化指示装置具有基于实施例1所述的一种可视化指示装置的构建方法最终得到的记忆合金弹簧的规格、最终确定的可视化指示装置的动作值及对应的响应时间，主要采用记忆合金弹簧及其他金属片作为材料，造价成本低，该记忆合金弹簧具有的动作值与线股断开温度对应，该记忆合金弹簧具有的规格与动作值关联；在实际应用中，通过将记忆合金弹簧直接安装于悬垂线夹两侧压板处，例如采用焊接的方式，记忆合金弹簧的温升与压板处的温升接近，进一步减少感温误差，提高装置的精确性；

所述盒体的尺寸大小根据压板的尺寸大小确定，该装置在正常工作状态，挡板完全将盒体内的材料挡住，有效避免恶劣环境对指示弹簧、彩色指示带及记忆合金弹簧的不良影响，维护成本低。

同时，与无人机智能巡检相结合，能够实现对悬垂线夹处雷击过热缺陷的快速准确定位，且适用于其他金具(如耐张线夹、接续管或并沟线夹)的过热缺陷指示，适用范围广泛。

实施例4

一种应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法，包括步骤：

S1、通过有限元仿真方法构建架空地线-悬垂线夹的压板组件几何模型，在悬垂线夹的压板处设置若干感温点，以电弧热源作为激励，输出压板的温度分布情况，得到压板的最高温度对应的感温点，用于安装可视化指示装置；

S2、将实施例3所述的一种可视化指示装置安装于悬垂线夹的压板上，所述可视化指示装置的记忆合金弹簧的底端与悬垂线夹的压板直接连接，所述可视化指示装置用于监测线股的受损情况：

当记忆合金弹簧的温度小于所述可视化指示装置的动作值，所述可视化指示装置的盒体处于关闭状态，所述可视化指示装置不动作，则线股无过热缺陷；

当记忆合金弹簧的温度达到所述可视化指示装置的动作值，记忆合金弹簧受热产生压缩形变，则所述可视化指示装置的挡板受到记忆合金弹簧的下拉力，当达到响应时间，所述挡板的上端离开所述可视化指示装置的指示弹簧，则指示弹簧的弹性形变消失，所述可视化指示装置的彩色指示带向所述可视化指示装置的通孔弹出，警告线股发生过热缺陷。

具体的，本发明的一种应用于悬垂线夹的架空地线雷击过热缺陷可视化指示方法，通过仿真构建架空地线-悬垂线夹组件几何模型，得到压板最高温度对应感温点，即确定最有可能发生线股断开的位置，用于安装可视化指示装置，用来监测线股的运行状况，动作值对应可视化指示装置的记忆合金弹簧发生压缩形变的温度，响应时间对应该形变的持续时间，即可视化指示装置弹出彩色指示带的时间；

如图4所示，可视化指示装置的动作流程如下：

如图7所示，常温状态下，即装置的温度小于动作温度时，可视化指示装置的记忆合金弹簧处于伸长状态，指示弹簧在挡板及盒体内壁的作用下处于压缩状态，装置不动作；

如图8所示，告警状态下，当雷电击中杆塔或者地线，雷电流会流经悬垂线夹使得压板及可视化指示装置的温度升高，线股温度升高，与压板直接连接的记忆合金弹簧同步感温受热，材料温差小，保证了结果的及时性和可靠性，当温度达到记忆合金弹簧发生压缩形变的温度，且形变持续达到响应时间，记忆合金弹簧压缩形变，将挡板下拉直至露出盒体的通孔，指示弹簧将彩色指示带弹出盒体外，警告装置所在的悬垂线夹处的线股发生过热缺陷，线股断开。该方法能够快速及时警告，并精确定位过热缺陷位置，经济效益高。

该方法除了适用于悬垂线夹，同样能应用于其他金具，例如耐张线夹、接续管或并沟线夹，用来检测并告警过热缺陷及故障，适用范围广。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。