基于角度法的導線微風振動在線監測裝置及監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及架空輸電線路在線監測領域，特別是涉及一種基于角度法的導線微風 振動在線監測裝置及監測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現代技術的迅猛發展，電力建設實踐經驗的日積月累，人們已經了解到在輸 電線路上可以發生多種類型的導線振動，根據引起導線振動的原因和導線振動的形式，可 以把導線振動現象分為以下幾種類型：微風振動、次檔距振蕩、舞動、脫冰跳躍、橫向碰擊、 電暈舞動、短路振動和湍流振動等。其中，在架空輸電線路領域中，微風振動現象發生的最 為頻繁，由微風振動引起的導線的疲勞斷骨是架空輸電線路安全運行的一大威脅。微風振 動是由于微風吹過架空設置的導線后所形成的所謂"卡門渦流"，進而引起導線高頻率、小 振幅振動，它的產生、振動水平與許多因素密切相關。同時，在線路運行中要考慮許多因 素，如風速，風向（即與導線的夾角），氣溫，地形地物，導線的規格和結構，導線張力、檔距 長度、和懸掛點高度，導線的材料材質、金具型式、防振方式與防振器特性，導線的運行時間 (自阻尼特性變化）等因素，這些因素對微風振動的強弱、分布、危害程度都具有一定的影 響，尤其是在大跨越上，因檔距大、懸掛點高、地形開闊等特點，使微風輸給導線的振動能量 大大增加，故導線振動強度遠大于普通檔距的導線振動強度。因此，評估導線微風振動對架 空輸電線路疲勞損傷的影響就顯得至關重要，其是保證架空輸電線路安全穩定運行的一個 重要前提。
[0003] 目前，在評估導線微風測量對架空輸電線路疲勞損傷的影響過程中，導線動彎應 變是一個主要參數，但是現有技術中的各種監測裝置或監測方法都無法直接測量導線的動 彎應變值，從而導致無法很好地在線監測微風振動對架空輸電線路的影響。
【發明內容】
[0004] 鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種能夠準確測量導線的 動彎應變值的基于角度法的導線微風振動在線監測裝置。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供一種基于角度法的導線微風振動在線監測裝置，包 括固定在被測導線上的殼體和角度傳感器，所述角度傳感器距導線線夾出口處的距離為 Xb，所述殼體中設有一內腔，該內腔中設有控制模塊、通信模塊和電源模塊，所述通信模塊 和電源模塊均與控制模塊相連接，該控制模塊與角度傳感器的控制計算模塊相連接。
[0006] 進一步地，所述殼體和角度傳感器分別位于導線線夾的兩側。
[0007] 優選地，所述殼體的外表面呈球面狀。
[0008] 進一步地，所述供電模塊包括安裝在被測導線上的電流互感器和安裝在殼體的內 腔中的整流濾波電路模塊，所述電流互感器與整流濾波電路模塊感應連接，整流濾波電路 模塊與控制模塊相連接。
[0009] 優選地，所述控制模塊和控制計算模塊通過一線纜相連接，該線纜中包括通訊線 路和供電線路。
[0010] 如上所述，本發明涉及的基于角度法的導線微風振動在線監測裝置，具有以下有 益效果：
[0011] 該導線微風振動在線監測裝置中，通過角度傳感器直接測量得到被測導線在被測 點處的振動角度，同時角度傳感器中的控制計算模塊將該振動角度轉換為被測導線在被測 點處的相對振幅，并將相對振幅值傳輸給殼體中的控制模塊，控制模塊再根據被測導線的 其他參數自動計算得出被測導線在線夾出口處的動彎應變值，故該導線微風振動在線監測 裝置能夠直接且準確地監測到被測導線的動彎應變值，從而為評估微風振動對架空輸電線 路疲勞損傷的影響提供一個有力依據，最終保證架空輸電線路的安全穩定運行。
[0012] 本發明的另一目的在于提供一種能夠準確測量導線的動彎應變值的基于角度法 的導線微風振動在線監測方法。
[0013] 為實現上述目的，本發明提供一種基于角度法的導線微風振動在線監測方法，包 括以下步驟：
[0014] 1)、通過一固定在被測導線上的角度傳感器測量角度傳感器所在被測點處的導線 振動角度α，所述角度傳感器距導線線夾出口處的距離為xb ;
[0015] 2)、所述被測導線上還安裝有一殼體，所述殼體中設有一內腔，該內腔中設有控制 模塊、通信模塊和電源模塊，所述通信模塊和電源模塊均與控制模塊相連接，該控制模塊還 通過一線纜與角度傳感器的控制計算模塊相連接；
[0016] 所述角度傳感器的控制計算模塊用于計算被測導線在被測點處的相對振幅Yb，并 將相對振幅Yb值傳輸給殼體中的控制模塊，控制模塊最終計算出被測導線的動彎應變值 ε b;
[0017] 3)、被測導線在導線線夾出口處的動彎應變僅
[0018]
[0019]
[0020]
[0021] 上述式中：εb為被測導線在導線線夾出口處的動彎應變值，mm/mm;
[0022] d為被測導線的單線直徑，mm;
[0023] xb為被測導線的被測點處距導線線夾出口處的距離，mm;
[0024] Yb為被測導線在被測點處的相對振幅，mm;
[0025] T為監測期間導地線平均運行張力，N;
[0026] EI為被測導線的最小剛度，N*m2 ;
[0027] nal為被測導線中鋁單線的股數；
[0028] dal為被測導線中單根鋁單線的直徑，mm;
[0029] Eal為被測導線中鋁單線的彈性模量，Mpa;
[0030] nst為被測導線中鋼線的股數；
[0031] dst為被測導線中單根鋼線的直徑，mm;
[0032]Est為被測導線中鋼線的彈性模量，Mpa。
[0033] 優選地，所述xb=89mm。
[0034] 如上所述，本發明涉及的基于角度法的導線微風振動在線監測方法，具有以下有 益效果：
[0035] 該導線微風振動在線監測方法通過角度傳感器直接測量得到被測導線在被測點 處的振動角度，同時角度傳感器中的控制計算模塊將該振動角度轉換為被測導線在被測點 處的相對振幅，并將相對振幅值傳輸給殼體中的控制模塊，控制模塊再根據被測導線的其 他參數自動計算得出被測導線在線夾出口處的動彎應變值，故該導線微風振動在線監測方 法能夠直接且準確地監測到被測導線的動彎應變值，從而為評估微風振動對架空輸電線路 疲勞損傷的影響提供一個有力依據，最終保證架空輸電線路的安全穩定運行。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發明中基于角度法的導線微風振動在線監測裝置的結構示意圖。
[0037] 圖2為圖1中殼體與被測導線的連接示意圖。
[0038] 圖3為微風振動狀態下被測導線在被測點處的彎曲圖。
[0039] 元件標號說明
[0040] 1 殼體
[0041] 11 半球體
[0042] 12 密封套
[0043] 13 抱箍
[0044] 2 角度傳感器
[0045] 3 導線線夾
[0046] 4 線纜
[0047] 5 被測導線
【具體實施方式】
[0048] 以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明 書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0049] 須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭 示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故 不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明 所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的范 圍內。同時，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"及"一"等的用語，亦僅 為便于敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實 質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的范疇。
[0050] 如圖1所示，本發明提供一種基于角度法的導線微風振動在線監測裝置，包括固 定在被測導線5上的殼體1和角度傳感器2,所述角度傳感器2距導線線夾3出口處的距離 為xb，距導線線夾3出口處的距離為xb的點為被測導線5的被測點，所述角度傳感器2用 于測量被測點處的導線振動角度α，進而得到被測點處的相對振幅Yb，從圖3可知：相對振 幅Yb與導線振動角度α之間的關系為：Yb=Xb·8：?ηα;進一步地，所述殼體1中設有一內 腔，該內腔中設有控制模塊、通信模塊和電源模塊，所述通信模塊和電源模塊均與控制模塊 相連接，該控制模塊與角度傳感器2的控制計算模塊相連接。
[0051] 本發明還提供一種基于角度法的導線微風振動在線監測方法，包括以下步驟：
[0052] 1、通過一固定在被測導線5上的角度傳感器2測量角度傳感器2所在被測點處的 導線振動角度α，所述角度傳感器2距導線線夾3出口處的距離為xb ;
[0053] 2、所述被測導線5上還安裝有一殼體1，所述殼體1中設有一內腔，該內腔中設有 控制模塊、通信模塊和電源模塊，所述通信模塊和電源模塊均與控制模塊相連接，該控制模 塊還通過一線纜4與角度傳感器2的控制計算模塊相連接；
[0054] 所述角度傳感器2的控制計算模塊用于計算被測導線5在被測點處的相對振幅 Yb，并將相對振幅Yb值傳輸給殼體1中的控制模塊，控制模塊最終計算出被測導線5的動 彎應變值εb ;
[0055] 3、被測導線5在導線線夾3出口處