一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法技术

本发明专利技术公开了提供一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，步骤1，获取铁塔塔材的加速度信号；步骤2，利用傅里叶变换，将加速度时域信号转换为频域信号，对加速度频谱除以ω2，ω为角频率；步骤3，选取高通频道对步骤2得到的频域信号进行截断滤波后转换为位移频谱；步骤4，将所述位移频谱进行傅里叶反变换为位移时域信号，得到铁塔塔材的实时位移。本发明专利技术能够实时监测杆塔塔材的振动位移，在输电导线舞动状态下，便于电力工作人员实时监测杆塔位移量大小，依此来对杆塔的安全状态进行判断，一旦杆塔有发生危险的趋势，能够及时采取补救措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电铁塔监测领域，尤其是涉及一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法。
技术介绍
中国北方地区的高压输电线路舞动现象是威胁电网安全运行的主要问题，尤其是500kV及其以上主干网线路，一旦发生风偏放电，引起跳闸，将造成大面积停电，不但产生直接的经济损失，还会严重威胁电网的安全和可靠性。近年来，随着电网建设的发展，以及灾害性气象条件的影响，我国架空输电线舞动事故发生的频率和强度都明显增加。覆冰导线的舞动除了可能引起电气事故外，严重时还会导致断线、铁塔受损甚至倒塔等严重事故。舞动一般首先造成塔材螺栓松动，进而横担断裂，然后发生掉线事故。在舞动产生恶劣后果前，实时监测分析塔材的舞动振动特性，对于研究并预警线路舞动危害至关重要。公开号CN104501769提供了一种输电线路杆塔状态检测方法及其装置，通过测距装置测量数据，计算纬度、经度、海拔的步骤，以及计算偏移量的步骤。公开号CN102494650提供了一种杆塔位移监测系统，包括杆塔位移监测终端及与其电连接的地下位移监测终端；杆塔位移监测终端设置在杆塔上，包括主控模块，及与主控模块分别电连接的地上杆塔位移传感器、电源模块及通讯模块；地下位移监测终端设置在地下基岩上，包括控制模块及与其电连接的位移传感器，通过利用位移传感器分别监测杆塔及基岩的位移量，通过杆塔位移量和基岩位移量，可以计算出杆塔相对于基岩的位移量。公开号CN201233275的中国专利公开了一种精确测量高压线路舞动幅值及频率的检测装置，包括密封壳体及壳体内设置的供电感应电路和数据处理电路；数据处理电路包括低功耗单片机、振动幅值检测电路、振动频率检测电路、信号放大电路、采样保持电路、A/D转换电路及信号长距离发射电路。公开号CN201134152的中国专利提供一种架空输电线路舞动监测装置及系统，包括：加速度传感器、信号调理单元、无线收发单元以及电源；加速度传感器与信号调理单元相耦合，信号调理单元与无线收发单元相耦合；加速度传感器对架空输电线路导线上的舞动监测点的舞动加速度信号进行监测，并将监测的加速度信号传送给信号调理单元；信号调理单元对加速度信号进行信号调理，并将生成的加速度标准信号传送给无线收发单元；无线收发单元将接收的加速度标准信号进行无线发射；电源用于提供工作电能。而导线舞动造成的杆塔塔材振动不同于一般的振动类型，属于0.1-3Hz的低频、超低频振动，因此测量方法不同于一般的杆塔位移测量。现有的输电线路舞动测量技术多集中于导线舞动轨迹的测量；导线舞动特征是低频、大振幅，而塔材振动位移特点是低频、位移量小，因此测量方法与导线舞动轨迹的测量不同，而目前尚未有针对输电铁塔塔材舞动位移监测的装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，用以实时监测塔材的振动位移。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，包括如下步骤：步骤1，获取铁塔塔材的加速度信号；步骤2，利用傅里叶变换，将加速度时域信号转换为频域信号，对加速度频谱除以ω2，ω为角频率；步骤3，选取高通频道对步骤2得到的频域信号进行截断滤波后转换为位移频谱；步骤4，将所述位移频谱进行傅里叶反变换为位移时域信号，得到铁塔塔材的实时位移。优选的，所述步骤1，获取铁塔塔材的加速度信号，包括：加速度传感器采集铁塔塔材的加速度信号；将采集到的加速度信号经信号调理隔离后传送到NIcRIO信号采集平台；由所述NIcRIO信号采集平台经通讯单元将信号传送至测控单元，离线读取加速度信号。优选的，所述加速度传感器采用电容式加速度传感器。优选的，所述加速度传感器包括三轴加速度传感器和单轴加速度传感器。优选的，将采集到的加速度信号经信号调理隔离后，在1-5V标准电压信号下传送到NIcRIO信号采集平台。本专利技术的有益效果是：本专利技术在铁塔塔材上设置多个加速度传感器，能够实时监测杆塔塔材的振动位移；将导线舞动引起的杆塔振动的加速度时域信号转换为位移时域信号，该方法准确度高、精确性好，对于消除趋势项和低频干扰效果明显。在输电导线舞动状态下，便于电力工作人员实时监测杆塔位移量大小，依此来对杆塔的安全状态进行判断，一旦杆塔有发生危险的趋势，能够及时采取补救措施。本专利技术的加速度传感器采用电容式加速度传感器作为塔材振动位移测量传感器，避免了压电式传感器的输出随频率的下降误差越来越大，在塔材振动测量系统中难以应用的问题。因输电铁塔塔材体积较大，采用单个传感器测量数据时，只能测得塔材某一部分的位移，难以实现整个塔材的监测。本专利技术采用多个加速度传感器，在塔材易出现故障的部分均安装加速度传感器，可同时测量多个监测点的位移情况，实时监测分析整个塔材的舞动振动特性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图1是本专利技术一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法的方法流程图。图2是本专利技术一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法步骤S101的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。如图1所示，本专利技术提供一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，包括如下步骤S101-S104：步骤101，获取铁塔塔材的加速度信号；步骤102，利用傅里叶变换，将加速度时域信号转换为频域信号，对加速度频谱除以ω2，ω为角频率；步骤103，选取高通频道对步骤2得到的频域信号进行截断滤波后转换为位移频谱；步骤104，将所述位移频谱进行傅里叶反变换为位移时域信号，得到铁塔塔材的实时位移。位移测量一般有间接和直接两种方式，直接测量一般需要参考位作为固定点，对于塔材振动位移难以采用该方式，只能采用间接方式。采用间接方式就需要对测量到的物理量进行转换，该位移转换算法的选择对于最终精度影响较大。本专利技术针对塔材实时振动监测系统采集到的加速度数据转换为塔材振动位移的计算方法。该实施例中，对于采用相对量测量振动位移的方式，需要进行位移计算。在测量到加速度之后，需要进行A-V-D变换，也就是加速度-速度-位移变换，该过程简单来说就是积分过程：加速度积分变为速度，速度积分变为位移。该方法利用傅里叶变换，将加速度时域信号转换为频域信号，对加速度频谱除以ω2，ω为角频率；然后选择合适高通频率进行截断滤波后，转换为位移频谱，然后进行傅里叶反变换为位移时域信号。针对所测量杆塔对象周期性较强的特点，根据其频谱选择合适的滤波频率，将采集到的杆塔振动加速度信号转换为杆塔振动的位移信号，对塔材振动位移进行实时监测。不同的对象的振动频率不同，选择的截止频率也不相同，截止频率带宽可调。以某一基杆塔为例，该杆塔两端档距的导线舞动频率为0.4Hz，则引起的该杆塔的振动频率也是0.4Hz，通过反复测试可得该杆塔的振动的带通滤波低频截止频率是0.3Hz，高频截止频率是5Hz。在一个实施例中，所述加速度传感器采用电容式加速度传感器。该实施例中，加速度传感器采用电容式加速度传感器作为塔材振动位移测量传感器，避免了压电式传感器的输出随频率的下降误差越来越大，在塔材振动测量系统中难以应用的问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，获取铁塔塔材的加速度信号；步骤2，利用傅里叶变换，将加速度时域信号转换为频域信号，对加速度频谱除以ω2，ω为角频率；步骤3，选取高通频道对步骤2得到的频域信号进行截断滤波后转换为位移频谱；步骤4，将所述位移频谱进行傅里叶反变换为位移时域信号，得到铁塔塔材的实时位移。

【技术特征摘要】
1.一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，获取铁塔塔材的加速度信号；步骤2，利用傅里叶变换，将加速度时域信号转换为频域信号，对加速度频谱除以ω2，ω为角频率；步骤3，选取高通频道对步骤2得到的频域信号进行截断滤波后转换为位移频谱；步骤4，将所述位移频谱进行傅里叶反变换为位移时域信号，得到铁塔塔材的实时位移。2.根据权利要求1所述的一种输电铁塔塔材振动位移实时监测方法，其特征在于：所述步骤1，获取铁塔塔材的加速度信号，包括：加速度传感器采集铁塔塔材的加速度信号；将采集到的加速度信号经信号调理隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏建林，张博，艾文君，宋高丽，赵书杰，刘泽辉，张宇鹏，李梦丽，王超，白银浩，谢凯，杨晓辉，李清，
申请(专利权)人：国网河南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：河南;41