一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角测量系统及方法，包括：风洞、通风装置、至少三个杆塔绝缘子串模型、风偏角监测模块和远程监测平台；所述风洞包括风洞本体，风洞本体上顺次设有入口、动力段、过渡段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段；所述通风装置安装在风洞本体的动力段；所述杆塔绝缘子串模型安装在风洞本体的实验段；所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型上，实时监测绝缘子串风偏角数据，并通过无线传输网络送到远程监测平台进行处理。本发明专利技术可以直接利用风洞来模拟风场进行风偏角的测量，而不需要搭建实际输电线路杆塔进行实验，并且可以保证得到精确地实验结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高电压绝缘子试验
，具体地说是一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角测量系统及方法。
技术介绍
输电线路的绝缘子串风偏放电一直是影响线路稳定运行的难题之一。与雷击等其他原因引起跳闸不同，在线路发生风偏跳闸后，成功合闸的可能性不高，这将对供电系统造成极大的损失。根据相关学者多年研究的经验，发生风偏的原因分为内因和外因两方面，内因是由于绝缘子串本身抗风偏水平不足，外因则是强风以及恶劣的气象条件造成的。风偏放电的发生的机理是：在强风条件下，绝缘子串受到风力的作用，便会向杆塔靠近产生偏移，与垂直方向形成一个角度，即为风偏角。风偏角大小取决于风速、绝缘子串和导线自重等因素，当其达到一定程度时，由于绝缘子串与杆塔的距离已经小于正常运行时的空气间隙，在工频电压下空气隙发生击穿放电。由于现在越来越多的高电压等级，远距离，大跨越的输电线路投入运行，在现今无法彻底解决风偏放电这个难题时，为了保证输电线路的安全稳定运行，就需要做好输电线路的绝缘子串风偏监测工作，而对绝缘子串进行风偏监测最重要的则是测量风偏角的大小，然后再根据公式推出绝缘子串与杆塔的空气间隙是否符合要求。目前，对绝缘子串风偏角的检测一般采用两种方法，一种是通过在悬式复合绝缘子串上安装倾角传感器来进行测量，该方法在安装传感器时只能将传感器安装在绝缘子串上部不带电部位，当只是最下端的绝缘子偏移量很大时，而此时绝缘子串并没有接近杆塔及并没有发生风偏放电，就会造成误报，难以准确预警。另一种是通过测量绝缘子串附近的风速、风向、温度、湿度等参数，利用风偏角计算公式计算风偏角，该方法受传感器精度及所选数学模型的制约，且数学模型不能够完全将各种影响风偏的参数都考虑详尽，存在一定误差。以上两种方法都必须要在实际输电线路的杆塔处进行，操作起来极为不便，同时存在一定的危险性。综上所述，目前存在的对绝缘子风偏角的测量方法存在一些问题，因此必须寻求一种更为简单方便可靠的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角测量系统及方法，可以直接利用风洞来模拟风场进行风偏角的测量，而不需要搭建实际输电线路杆塔进行实验，并且可以保证得到精确地实验结果。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于，包括：风洞、通风装置、至少三个杆塔绝缘子串模型、风偏角监测模块和远程监测平台；所述风洞包括风洞本体，风洞本体上顺次设有入口、动力段、过渡段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段；所述通风装置安装在风洞本体的动力段；所述杆塔绝缘子串模型安装在风洞本体的实验段，其中，相邻的杆塔绝缘子串模型之间通过导线连接，各杆塔绝缘子串模型横向间隔安装在风洞本体的实验段；所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型上，实时监测绝缘子串风偏角数据，并通过无线传输网络送到远程监测平台进行处理。作为本专利技术的进一步改进，所述风偏角监测模块包括顺次电连接的加速度传感器、传感器信号调理电路和射频电路，加速度传感器将采集到的数据传输到传感器信号调理电路进行预处理后，由射频电路发送出去。作为本专利技术的进一步改进，所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型底部。作为本专利技术的进一步改进，所述的一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，还包括汇聚节点，所述汇聚节点包括协调器、无线传输模块；所述协调器用于打包由射频电路发送给汇聚节点的绝缘子串风偏角数据，并经过协议转换发送给无线传输模块，无线传输模块用于将接收到的绝缘子串风偏角数据通过无线传输网络送到远程监测平台进行处理。作为本专利技术的进一步改进，所述杆塔绝缘子串模型包括杆塔、导线和绝缘子串，导线通过绝缘子串与杆塔相连。作为本专利技术的进一步改进，当杆塔绝缘子串模型的数量为3时，相邻的杆塔绝缘子串模型之间通过导线连接，各杆塔绝缘子串模型横向间隔安装在风洞本体的实验段。作为本专利技术的进一步改进，所述通风装置为由变频三相异步电机驱动的轴流式风机。一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量方法，包括以下步骤：(1)将杆塔绝缘子串模型横向放置于风洞本体的实验段，同时将风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型上；(2)启动位于风洞本体动力段的通风装置产生风场；(3)风场内的人造风顺次经过风洞本体的过渡段、稳定段、收缩段后形成稳定的风，稳定的风横吹杆塔绝缘子串模型形成风偏角；(4)风偏角监测模块中的加速度传感器测量并输出电压信号，而输出的电压信号经改进型角度算法得到对应的角度数据，再将所得的角度数据输入到传感器信号调理电路进行预处理后得到风偏角的角度信息；射频电路将预处理后风偏角的角度信息通过无线传输网络传输至远程监测平台；(5)最后远程监测平台对接收到的风偏角的角度信息进行分析处理，排除异常数据，从而得到准确的实验结果。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(4)中，射频电路将预处理后风偏角的角度信息通过无线传输网络传输至远程监测平台具体为：射频电路将预处理后风偏角的角度信息传输至汇聚节点，汇聚节点中的协调器将风偏角的角度信息数据打包并经过协议转换发送给无线传输模块，再通过无线传输模块经基站发送至远程监测平台。作为本专利技术的进一步改进，所述无线传输模块为GPRS通信模块；所述射频电路为ZigBee射频电路。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角测量系统及方法，可以直接利用风洞来模拟风场进行风偏角的测量，而不需要搭建实际输电线路杆塔进行实验，并且可以保证得到精确地实验结果，操作方便，没有危险性。附图说明图1为本专利技术一种实施例的直流下吹式风洞结构示意图；图2为本专利技术一种实施例的由三根普通直线杆塔、导线及绝缘子串的模型示意图；图3为本专利技术一种实施例的加速度传感器测量绝缘子串风偏角原理图；图4为本专利技术一种实施例的绝缘子串风偏测量系统结构组成示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1-2所示，一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，包括：风洞、通风装置、至少一个杆塔绝缘子串模型、风偏角监测模块和远程监测平台；所述风洞包括风洞本体，风洞本体上顺次设有入口11、动力段12、过渡段13、稳定段14、收缩段15、实验段16和扩散段17；所述通风装置18安装在风洞本体的动力段12；所述杆塔绝缘子串模型19安装在风洞本体的实验段16，其中，相邻的杆塔绝缘子串模型之间通过导线连接，各杆塔绝缘子串模型横向间隔安装在风洞本体的实验段；所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型19上，实时监测绝缘子串风偏角数据，并通过无线传输网络送到远程监测平台47进行处理。其中动力段12：为风洞提供气源，内由变频三相异步电机带动的一台轴流式风机组成，电机通过变频调速得到不同的风速气流；过渡段13：是为了保证实验段稳定的气动性能所设计的辅助结构；稳定段14由消声墙、鸟笼式进气口、蜂窝器、阻尼网组成，通过稳定段14及收缩段15将气流整理成水平理想流场；实验段16：用来放置杆塔绝缘子模型，进行风偏实验的地方；扩散段17：使实验段流出的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于，包括：风洞、通风装置、至少三个杆塔绝缘子串模型、风偏角监测模块和远程监测平台；所述风洞包括风洞本体，风洞本体上顺次设有入口、动力段、过渡段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段；所述通风装置安装在风洞本体的动力段；所述杆塔绝缘子串模型安装在风洞本体的实验段；所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型上，实时监测绝缘子串风偏角数据，并通过无线传输网络送到远程监测平台进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于，包括：风洞、通风装置、至少三个杆塔绝缘子串模型、风偏角监测模块和远程监测平台；所述风洞包括风洞本体，风洞本体上顺次设有入口、动力段、过渡段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段；所述通风装置安装在风洞本体的动力段；所述杆塔绝缘子串模型安装在风洞本体的实验段；所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型上，实时监测绝缘子串风偏角数据，并通过无线传输网络送到远程监测平台进行处理。2.根据权利要求1所述的一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于：所述风偏角监测模块包括顺次电连接的加速度传感器、传感器信号调理电路和射频电路，加速度传感器将采集到的数据传输到传感器信号调理电路进行预处理后，由射频电路发送出去。3.根据权利要求2所述的一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于：所述风偏角监测模块安装在杆塔绝缘子串模型底部。4.根据权利要求2所述的一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于：还包括汇聚节点，所述汇聚节点包括协调器、无线传输模块；所述协调器用于打包由射频电路发送给汇聚节点的绝缘子串风偏角数据，并经过协议转换发送给无线传输模块，无线传输模块用于将接收到的绝缘子串风偏角数据通过无线传输网络送到远程监测平台进行处理。5.根据权利要求1所述的一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于：所述杆塔绝缘子串模型包括杆塔、导线和绝缘子串，导线通过绝缘子串与杆塔相连。6.根据权利要求5所述的一种利用风洞实验模拟绝缘子串风偏角的测量系统，其特征在于：当杆塔绝缘子串模型的数量为3时，相邻的杆塔绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：路永玲，胡成博，周志成，陶风波，徐家园，高嵩，陈杰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32