一种架空输电线路振动监测系统及监测方法技术方案

一种架空输电线路振动监测系统及监测方法，所述监测系统包括激光测振装置、铁塔控制器以及远程监控终端；所述激光测振装置通过导线连接铁塔控制器；铁塔控制器通过光纤复合架空地线连接远程监控终端；所述铁塔控制器包括机箱，机箱内设置有供电模块、通信模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别与供电模块、通信模块和报警模块互连，通信模块通过光纤复合架空地线连接远程监控终端。本发明专利技术采用激光测振方法对输电线路的振动情况进行实时监测，提高了监测结果的精确性，由于本发明专利技术采用非接触方式测量、记录导线在振动过程中的运动轨迹，因此无需安装在输电线路上，降低了安装难度，减少了安装成本。

【技术实现步骤摘要】
一种架空输电线路振动监测系统及监测方法
本专利技术涉及高压输电线路监测
，尤其涉及一种基于激光测振的输电线路监测及监测方法。
技术介绍
架空输电线路故障会影响着电力系统的安全运行，严重时将导致大面积电力供应瘫痪，给国民经济造成重大损失。架空输电线路的振动是引起导线疲劳断股、金具磨损失效、甚至线路断裂等事故的主要原因；而架空输电线路振动则主要受线路周围气候因素的影响，其中由以风对其影响最为显著。风致架空输电线路振动是一种高频率、小振幅的导线运动，由于其形成基理的复杂性，至今人们仍然不能解释它的形成基理，现有的防振理论、防振装置都是建立在工作经验基础之上，只是减轻了架空输电线路振动的危害，远远不能杜绝因架空输电线路振动造成的输电线路故障。而架空输电线路大多建在地形复杂、人迹罕至的地带，采用人工定期巡线的方式不仅成本高，而且不能准确的判断出架空输电线路的运行状态，鉴于此，研究开发一套架空输电线路振动监测系统具有重要意义。现有的输电线路振动监测方法，主要是弯曲振幅法，是测取输电线路距线夹出口89mm处导线相对于线夹的弯曲振幅，以此值大小来测算导线在线夹出口处的动弯应变，作为衡量导线振动程度的标准。其中，设备安装形式主要有两种：一是“正装法”弯曲振幅法，二是“反装法”弯曲振幅法；“正装法”弯曲振幅法只适用于对悬垂线夹处的导线进行测量，“反装法”弯曲振幅法是对“正装法”弯曲振幅法的改进，不仅适用于对悬垂线夹处的导线进行测量，还可以对阻尼线夹头、防振锤夹头、间隔棒夹头等处的导线进行测量。传统的监测方法所使用的测量设备必须安装在输电线路上，借助输电线路上的线夹才能够得到固定，这大大影响了其测量范围及准确性。经过对传统的监测方法的阐述，可以总结出这种方法具有以下几个缺点：1）输电线路是由各种材料绞制而成，线路表面并不光滑平整，因此会影响传统的接触测量方式的准确性。2）传统的测量方法所需要用到的设备必须安装到输电线路上，设备本身的重量等因素会影响到测量的准确性。3）输电线路周围存在强磁场会影响测量设备的正常工作。4）传统测量方法的安装难度大、安装成本高。由此可见，如何保证架空输电线路振动监测的精确性，降低振动监测装置的安装难度，减少安装成本是本领域内的技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中缺陷，提供一种架空输电线路振动监测系统及监测方法，用于对架空输电线路的振动情况进行实时监测。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种架空输电线路振动监测系统，包括激光测振装置、铁塔控制器以及远程监控终端；所述激光测振装置安装在架空输电线塔上，用于监测导线振动信息并传输给铁塔控制器；铁塔控制器安装在架空输电线塔上，用于将激光测振装置测得的信息通过光纤复合架空地线传输给远程监控终端；所述铁塔控制器包括机箱，机箱内设置有供电模块、通信模块、气候监测模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别与供电模块、通信模块和报警模块互连，通信模块通过光纤复合架空地线连接远程监控终端。上述架空输电线路振动监测系统，还包括通过数据线与铁塔控制器连接的安装在输电线塔顶端的气候监测模块。一种架空输电线路振动监测方法，它采用如上所述的监测系统，并按以下操作步骤进行：a)、在输电线路下方的输电线塔上安装激光测振装置、在输电线塔上安装铁塔控制器，在输电线塔的顶端安装气候监测模块，在输电线路监控室内设置远程监控终端；通过导线将激光测振装置和气候监测模块分别与铁塔控制器连接，再通过光纤复合架空地线连接铁塔控制器与远程监控终端；b)、当需要对输电线路监测时，激光测振装置发出激光测试信号，并采集导线的反馈信号，转换成导线振动信息数据后，将导线振动信息数据传输给铁塔控制器；铁塔控制器根据远程监控终端的指令，通过光纤复合架空地线将数据传输到远程监控终端，远程监控终端完成对导线振动信息的分析；c)、当需要对激光测振装置控制时，远程监控终端生成控制指令，经光纤复合架空地线将指令传达给铁塔控制器，铁塔控制器根据指令控制激光测振装置完成对导线不同位置的监测。上述架空输电线路振动监测方法，所述远程监控终端采用如下方法处理铁塔控制器传输的导线振动信息，具体步骤如下：步骤1：采用自适应时频分析方法-固有时间尺度分解方法对采集的振动信号进行分解，具体分解的步骤如下：1）首先定义一个算子L用于提取低频基线信号，使得从原信号中去除一个基线信号后得到的剩余信号成为一个固有旋转分量，信号的一次分解为（1）式中，和分别表示基线信号和固有旋转分量。2）确定信号的局部极值点及其对应的时刻，M为极值点总数，定义，为了便于分析，设，。3）在连续极点间隔上定义分段线性基线提取算子L如下（2）式中（3）式中：，通常取0.5。4）同样定义一个固有旋转分量提取算子，则。为分离出的第一个PR分量即高频分量PR1。将基线信号作为原始信号，重复以上分解过程，直到基线信号为一单调信号或常函数。至此原信号被分解为（4）；式中：为第p个高频分量，为残余信号。步骤2：从步骤1的分解结果中选择相关系数大的前三个固有旋转分量进行频谱分析，求得结果。由于采用了以上技术方案，本专利技术所取得的技术进步如下。本专利技术采用激光测振方法对输电线路的振动情况进行实时监测，提高了监测结果的精确性。本专利技术以多普勒原理为基础，综合了现代光学、电子技术及机械、力学等学科的知识，可以实现对输电线路振动的振幅及频率进行测量。由于本专利技术使用激光进行非接触式测量、记录导线在振动过程中的运动轨迹，因此无需安装在输电线路上，降低了安装难度，减少了安装成本。具体地本专利技术存在以下几项优点：一）测量不受表面质量影响，非常适合应用于输电线路这种表面不平整的测量；二）采用非接触式测量，不存在因测量设备本身重量影响测量结果的问题；三）次纳米级的分辨率，测试结果精确可靠；四）不会受到输电线路周围强磁场的干扰，确保测量精度；五）无需繁杂的布线工作，安装、调试简单。附图说明图1为本专利技术所述监测系统的安装结构示意图；图2为本专利技术所述监测系统的结构框图；图3为实施例中振动信号的波形图；图4为图3的波形分解图；图5为图3的频谱分析结果示意图。图中各标号表示为：1.激光测振装置，2.气候监测模块，3.铁塔控制器，4.激光束，5.光纤复合架空地线，6.远程监控终端。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术包括激光测振装置1、气候监测模块2、、铁塔控制器3以及远程监控终端6。激光测振装置、气候监测模块、与铁塔控制器之间采用导线连接，铁塔控制器与远程监控终端之间采用光纤复合架空地线5连接。该监测系统的结构框图如图2所示，其安装结构示意图如图1所示。所述激光测振装置安装在架空输电线塔上，用于监测导线振动信息并传输给铁塔控制器。本实施例中激光测振装置采用激光测振仪，激光测振仪通过位置调整装置安装在输电线塔上。激光测振仪利用发出的红色激光束进行非接触式测量，可以测得导线振动的速度、加速度、位移、运动轨迹、频率等信息。与传统振动测量方式相比，由于它不需要直接安装到输电线路上，因此不存在因振动传感器等设备的安装而影响最终测量结果，也不会因输电线路周围存在强磁场而引起测量结果不准确的问题发生。激光测振仪的分辨率较高，一般为1um/s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种架空输电线路振动监测系统，其特征在于：包括激光测振装置、铁塔控制器以及远程监控终端；所述激光测振装置安装在架空输电线塔上，用于监测导线振动信息并传输给铁塔控制器；铁塔控制器安装在架空输电线塔上，用于将激光测振装置测得的信息通过光纤复合架空地线传输给远程监控终端；所述铁塔控制器包括机箱，机箱内设置有供电模块、通信模块、气候监测模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别与供电模块、通信模块和报警模块互连，通信模块通过光纤复合架空地线连接远程监控终端。

【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路振动监测系统的监测方法，其特征在于：所述检测系统包括激光测振装置、铁塔控制器以及远程监控终端；所述激光测振装置安装在架空输电线塔上，用于监测导线振动信息并传输给铁塔控制器；铁塔控制器安装在架空输电线塔上，用于将激光测振装置测得的信息通过光纤复合架空地线传输给远程监控终端；所述铁塔控制器包括机箱，机箱内设置有供电模块、通信模块、气候监测模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别与供电模块、通信模块和报警模块互连，通信模块通过光纤复合架空地线连接远程监控终端；所述监测方法按以下操作步骤进行：a)、在输电线路下方的输电线塔上安装激光测振装置、在输电线塔上安装铁塔控制器，在输电线塔的顶端安装气候监测模块，在输电线路监控室内设置远程监控终端；通过导线将激光测振装置和气候监测模块分别与铁塔控制器连接，再通过光纤复合架空地线连接铁塔控制器与远程监控终端；b)、当需要对输电线路监测时，激光测振装置发出激光测试信号，并采集导线的反馈信号，转换成导线振动信息数据后，将导线振动信息数据传输给铁塔控制器；铁塔控制器根据远程监控终端的指令，通过光纤复合架空地线将数据传输到远程监控终端，远程监控终端完成对导线振动信息的分析；c)、当需要对激光测振装置控制时，远程监控终端生成控制指令，经光纤复合架空地线将指令传达给铁塔控制器，铁塔控制器根据指令控制激光测振装置完成对导线不同位置的监测；所述远程监控终端采用如下方法处理铁塔控制器传输的导线振动信息，具体步骤如下：步骤1：采用自适应时频分析方法-固有时间尺度分解方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：向玲，陈涛，胡爱军，鄢小安，贾轶，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13