一种输电线路导地线涡振监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种输电线路导地线涡振监测装置及方法，包括：通过线缆连接的相对固定端和活动端；活动端套接在导地线外侧，用于基于相对固定端发出的启动信号监测导地线的振动信息，并将监测的振动信息发送至相对固定端；相对固定端卡接在导地线上，用于监测固定端位置处的振动信息，并当固定端位置处的振动信息达到设定阈值时，向活动端发送启动信号，并基于活动端发送的振动信息和固定端位置处的振动信息计算涡振参量。本发明专利技术采用相对固定端和活动端测量导地线相对振幅，并在固定端位置处的振动信息达到设定阈值时，向活动端发送启动信号，避免了长期监测，减少了系统功耗，可满足长期连续测量的需要。满足长期连续测量的需要。满足长期连续测量的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路导地线涡振监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及架空输电线路涡激振动监测与防治
，具体涉及一种输电线路导地线涡振监测装置及方法。

技术介绍

[0002]输电线路导地线涡激振动（以下简称涡振）是导地线在低风速下出现的一种高频微幅的流固耦合风振现象。由于导地线表面呈平面对称结构，在一定的风速条件下，在导地线两侧交替地产生脱离结构表面的旋涡，由此引发结构物承受风速方向和垂直于风速方向的横向力，引发导地线振动，反过来又改变尾涡形式，形成流固耦合的导地线振动。尽管导地线涡振引起的振幅较小，但实际上它是引起导地线高应变高应力点（如悬挂点、金具夹头、间隔棒握爪）疲劳破坏的重要原因。由于疲劳破坏是长时间累积的结果，破坏具有一定的隐蔽性、不确定性，很难在日常线路运维时被及时发现，通常是出现了线路磨损、金具变形或脱落等显著破坏后才被发现，此时已给线路安全运行带来严重危害。导地线涡振是电网安全稳定运行的长期隐患。
[0003]导地线风载荷参数、振动频率及幅值度是输电线路导地线涡振状态评价、风险评估的主要参量。为了获取导地线涡振情况，目前主要通过测量振动幅值和频率来评估振动水平。现有的涡振感知装置对于短期状态评估起到了有效的支撑作用。但因缺少气动载荷及其他振动响应量的同步测量能力，无法满足输电线路涡振灾害预警、风险评估与寿命预测要求。
[0004]现有的监测装置存在以下局限性：1）监测变量以加速度、位移等为主，缺乏导线风载荷监测手段；2）导地线涡振的连续监测时长，受制于系统功耗及线路取能手段，以短期监测为主；3）缺少导线风载荷与振动响应同步监测装置，建立疲劳寿命评估模型缺少基础数据。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术无法满足输电线路涡振灾害预警、风险评估与寿命预测要求的问题，本专利技术提出了一种输电线路导地线涡振监测装置，包括：通过线缆连接的相对固定端和活动端；所述活动端套接在所述导地线外侧，用于基于所述相对固定端发出的启动信号监测所述导地线的振动信息，并将监测的振动信息发送至所述相对固定端；所述相对固定端卡接在所述导地线上，用于监测固定端位置处的振动信息，并当所述固定端位置处的振动信息达到设定阈值时，向所述活动端发送启动信号，并基于所述活动端发送的所述振动信息和所述固定端位置处的振动信息计算涡振参量。
[0006]优选的，所述相对固定端包括：储能装置、外壳，以及位于所述外壳内的第一振动
传感器和集成电路板；所述外壳上设置有圆柱型槽；所述导地线穿设于所述圆柱型槽内；所述振动传感器靠近所述导地线布置；所述集成电路板与所述第一振动传感器通信连接。
[0007]优选的，所述集成电路板包括：边缘分析芯片、通讯模块和数据存储模块；所述边缘分析芯片通过所述通讯模块与远端进行通讯传输，用于基于所述活动端监测的振动信息和所述第一振动传感器监测的固定端位置处的振动信息，采用加速度积分位移算法计算两点振幅及振动频率，并结合动弯应变计算式和升力计算公式分别计算得到动弯应变和升力；所述数据存储模块，用于存储所述第一振动传感器监测的固定端位置处的振动信息、所述活动端监测的振动信息，以及所述边缘分析芯片计算的涡振参量。
[0008]优选的，所述集成电路板还包括浪涌保护器；所述浪涌保护器靠近所述导地线布置，用于在产生尖峰电流或者电压时，导通分流。
[0009]优选的，所述动弯应变计算式如下式所示：式中，ε为悬垂线夹、防振锤线夹处导线的动弯应变；H为导线运行张力；EI
min
为导线最小弯曲刚度；a表示振动传感器距离线夹出口的距离；d为导线最外层股径；A为仪器测取得相对振幅值；P为导线运行张力与导线最小弯曲刚度比值的开方。
[0010]所述升力计算公式如下式所示：式中，F
f 为导线轴向单位长度平均升力，P
i
(t) 为测点i 处的测点压力时程，N为展向测点总数，T为采样总时长，n 为测点i 与测点i
‑
1 的中线和测点i 与测点i+1 的中线夹角，r 为导线外接圆半径，θ为测点i 的角度，t为采用时刻。
[0011]优选的，所述储能装置包括：电池和太阳能板；所述电池位于所述外壳内，所述太阳能板安装于所述外壳外表面。
[0012]优选的，还包括，在所述集成电路板和所述电池外部包裹电磁屏蔽壳。
[0013]优选的，所述电磁屏蔽壳采用电磁屏蔽材料制成。
[0014]优选的，所述外壳采用阳极氧化铝或不锈钢材料制成。
[0015]优选的，所述活动端包括传感器和具有通孔的盖状结构；所述通孔的中轴线与所述盖状结构的中轴线共线；所述通孔的直径大于所述导地线的外径；所述传感器设置于所述盖状结构上。
[0016]优选的，所述盖状结构包括固定连接的一个环形侧壁和圆环底壁；所述传感器设置于所述环形侧壁上；
所述通孔设置于所述圆环底壁的中心位置。
[0017]优选的，所述传感器包括第二振动传感器和多个压力传感器；所述第二振动传感器设置于所述环形侧壁的内环内侧；所述环形侧壁的外环上沿所述中轴线等角度分布有测压孔；所述多个压力传感器设置于所述环形侧壁内的外环内侧，与所述测压孔相对应。
[0018]基于同一专利技术构思本专利技术提供了一种输电线路导地线涡振监测方法，包括：由卡接在导地线上的相对固定端监测固定端位置处的振动信息，并在所述固定端位置处的振动信息达到设定阈值时，向套接在所述导地线外侧的活动端发送启动信号，同时基于所述固定端位置处的振动信息与所述活动端反馈的振动信息计算涡振参量；所述活动端基于所述相对固定端发出的启动信号监测所述导地线的振动信息，并将监测的振动信息反馈至所述相对固定端。
[0019]优选的，所述由卡接在所述导地线上的所述相对固定端监测固定端位置处的振动信息，并将所述固定端位置处的振动信息达到设定阈值时，向所述活动端发送启动信号，同时基于所述固定端位置处的振动信息与所述活动端反馈的振动信息计算涡振参量，包括：所述相对固定端中的第一振动传感器监测固定端位置处的振动信息，并将所述固定端位置处的振动信息传输至所述相对固定端中的集成电路板；由所述集成电路板判断所述固定端位置处的振动信息是否达到设定阈值，当达到设定阈值时，向所述活动端发送启动信号，并基于固定端位置处的振动信息与所述活动端反馈的振动信息计算涡振参量。
[0020]优选的，所述套接在所述导地线外侧的活动端基于所述相对固定端发出的启动信号监测所述导地线的振动信息，并将监测的振动信息发送至所述相对固定端，包括：所述活动端中的传感器基于所述启动信号监测所述导地线的振动信息，并将监测的振动信息通过线缆传输至所述相对固定端中的集成电路板。
[0021]优选的，所述由所述集成电路板判断所述固定端位置处的振动信息是否达到设定阈值，当达到设定阈值时，向所述活动端发送启动信号，并基于所述固定端位置处的振动信息与所述活动端反馈的振动信息计算涡振参量，包括：所述相对固定端中的第一振动传感器监测固定端位置处的振动信息，并将所述振动信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路导地线涡振监测装置，其特征在于，包括：通过线缆(3)连接的相对固定端(1)和活动端(2)；所述活动端(2)套接在所述导地线外侧，用于基于所述相对固定端(1)发出的启动信号监测所述导地线的振动信息，并将监测的振动信息发送至所述相对固定端(1)；所述相对固定端(1)卡接在所述导地线上，用于监测固定端位置处的振动信息，并当所述固定端位置处的振动信息达到设定阈值时，向所述活动端(2)发送启动信号，并基于所述活动端(2)发送的所述振动信息和所述固定端位置处的振动信息计算涡振参量。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相对固定端(1)包括：储能装置(4)、外壳，以及位于所述外壳内的第一振动传感器(5)和集成电路板(6)；所述外壳上设置有圆柱型槽；所述导地线穿设于所述圆柱型槽内；所述振动传感器靠近所述导地线布置；所述集成电路板(6)与所述第一振动传感器(5)通信连接。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述集成电路板(6)包括：边缘分析芯片(6.1)、通讯模块和数据存储模块(6.3)；所述边缘分析芯片(6.1)通过所述通讯模块与远端进行通讯传输，用于基于所述活动端(2)监测的振动信息和所述第一振动传感器(5)监测的固定端位置处的振动信息，采用加速度积分位移算法计算两点振幅及振动频率，并结合动弯应变计算式和升力计算公式分别计算得到动弯应变和升力；所述数据存储模块(6.3)，用于存储所述第一振动传感器(5)监测的固定端位置处的振动信息、所述活动端(2)监测的振动信息，以及所述边缘分析芯片(6.1)计算的涡振参量。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述集成电路板(6)还包括浪涌保护器(6.4)；所述浪涌保护器(6.4)靠近所述导地线布置，用于在产生尖峰电流或者电压时，导通分流。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述动弯应变计算式如下式所示：式中，ε为悬垂线夹、防振锤线夹处导线的动弯应变；H为导线运行张力；EI
min
为导线最小弯曲刚度；a表示振动传感器距离线夹出口的距离；d为导线最外层股径；A为仪器测取得相对振幅值；P为导线运行张力与导线最小弯曲刚度比值的开方。6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述升力计算公式如下式所示：式中，F
f 为导线轴向单位长度平均升力，P
i
(t) 为测点i 处的测点压力时程，N为展向测点总数，T为采样总时长，n 为测点i 与测点i
‑
1 的中线和测点i 与测点i+1 的中线夹角，r 为导线外接圆半径，θ为测点i 的角度，t为采用时刻。7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述储能装置(4)包括：电池和太阳能板；
所述电池位于所述外壳内，所述太阳能板安装于所述外壳外表面。8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括，在所述集成电路板(6)和所述电池外部包裹电磁屏蔽壳。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电磁屏蔽壳采用电磁屏蔽材料制成。10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外壳采用阳极氧化铝或不锈钢材料制成。11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活动端(2)包括传感器和具有通孔的盖状结构；所述通孔的中轴线与所述盖状结构的中轴线共线；所述通孔的直径大于所述导地线的外径；所述传感器设置于所述盖状结构上。12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述盖状结构包括固定连接的一个环形侧壁和圆环底壁；所述传感器设置于所述环形侧壁上；所述通孔设置于所述圆环底壁的中心位置。13.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹煜，刘彬，程永锋，李鹏，白旭，李孟轩，范文琪，张辰毓，张国强，展雪萍，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
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