CN203083607U - 一种输电线路舞动试验监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种输电线路舞动试验监测***，输电线路舞动试验监测***包括：微气象四层梯度风监测装置、微气象单层梯度风监测装置、张力在线监测装置、舞动监测装置、在线监测服务器。所述各监测装置将获取到的风速风向、气象、张力幅值及频率、舞动幅值及频率信息实时传送至在线监测服务器，在线监测服务器首先根据历史信息得出输电线路张力幅值变化及频率与舞动幅值及频率的关系，依据所述关系，根据输电线路上张力幅值变化及频率判定输电线路是否起舞。该***具有监测周期短，实时性好的特点。
Description
技术领域
本实用新型是关于高压输电线路技术，特别是关于一种输电线路舞动试验监测***。
背景技术
架空送电线路特别是超高压、远距离、大容量的送电线路，在运行过程中受气象条件和外界环境等的影响经常发生超过允许幅值的微风振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，严重时需要将全线路更换为新导线，为了监测输电线路的受损情况，需要监测输电线路的舞动情况。
现有技术中，采用舞动监测仪监测输电线路的舞动参数（舞动的振幅及频率），但是采用舞动监测仪监测输电线路的舞动参数的周期比较长，不能够实时的监测舞动参数。
实用新型内容
本实用新型提供了一种输电线路舞动试验监测***，以克服传统舞动监测仪监测输电线路的舞动参数的周期比较长，不能够实时的监测舞动参数的缺陷，实时的对输电线路进行舞动监测。
为了实现上述目的，所述的输电线路舞动试验监测***包括：微气象四层梯度风监测装置、微气象单层梯度风监测装置、张力在线监测装置及在线监测服务器。所述的微气象四层梯度风监测装置包括：六要素气象传感器、二维超声风传感器、三维超声风传感器、机械风传感器及微气象四层梯度风采集基站，所述的六要素气象传感器、二维超声风传感器、三维超声风传感器及机械风传感器均安装在第一基塔上，所述的微气象四层梯度风采集基站通过电缆连接所述的六要素气象传感器、二维超声风传感器、三维超声风传感器、机械风传感器及在线监测服务器。所述六要素传感器包括：风速风向传感器，温度传感器，湿度传感器，气压传感器，雨量传感器。所述的微气象四层梯度风监测装置的各传感器被布置在基塔的四个不同高度，采集近地面垂直梯度风速风向数据以及气象数据。所述的微气象单层梯度风监测装置包括：一体化超声风传感器及微气象单层梯度风采集基站，所述的一体化超声风传感器安装在第二基塔上，所述的微气象单层梯度风采集基站通过电缆连接所述的一体化超声风传感器及在线监测服务器。所述的张力在线监测装置包括：张力传感器及张力采集基站，所述的张力传感器安装在第二基塔上，用于测量所述第一基塔与第二基塔之间的输电线路上的张力及第三基塔与所述第二基塔之间的输电线路上的张力，所述的张力采集基站通过电缆连接所述的张力传感器及在线监测服务器。
进一步地，所述的输电线路舞动试验监测***还包括：舞动监测仪及舞动监测基站，所述的舞动监测仪安装在所述的输电线路上，采集三个方向的加速度信息，通过对导线上监测点加速度的采集和分析，得出导线舞动监测点处的舞动幅值与舞动频率信息。所述的舞动监测基站无线连接所述的舞动监测仪，所述的舞动监测基站通过电缆连接所述的在线监测服务器。
所述微气象四层梯度风采集基站，微气象单层梯度风采集基站，张力采集基站以及舞动监测基站将采集到的数据通过OPGW通讯方式实时传送给在线监测服务器，便于工作人员实时观测输电线路的风速风向，气象，输电线路张力，输电线路舞动情况，且为后续进行的在不同风速风向及气象数据的情况下，输电线路张力与输电线路舞动关系的研究积累资料。
输电线路是否起舞可根据所述导线的舞动幅值及频率来判定，本实用新型使用了根据输电线路上张力幅值变化与张力频率判定输电线路是否起舞的技术，所述在线监测服务器首先根据所述各采集基站及线路监测基站传送的历史数据（风速风向数据，气象数据，张力数据，舞动幅值，舞动频率），得出不同风速风向、气象条件下，张力幅值变化及张力频率与舞动幅值及舞动频率的关系，之后，实时采集输电线路上张力幅值与频率的数据，根据所述张力幅值变化及张力频率与舞动幅值及舞动频率的关系判定输电线路的实时舞动情况。
进一步地，所述的输电线路舞动监测***还包括安装在所述第一基塔、第二基塔及第三基塔的多个监测探头，以获取视频影像，所述的监测探头无线连接所述的在线监测服务器。
进一步地，所述的输电线路舞动监测***还包括：显示器，连接所述的在线监测服务器，用于显示所述在线监测服务器输出的舞动参数及所述的视频影像。
本实用新型的有益效果在于，输电线路舞动试验监测***克服了传统舞动监测仪监测输电线路的舞动参数的周期比较长，不能够实时的监测舞动参数的缺陷，可实时的对输电线路进行舞动监测。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的输电线路舞动监测***结构示意图；
图2为本实用新型实施例的张力传感器布置示意图；
图3为本实用新型实施例的舞动监测仪布置示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提出的输电线路舞动试验监测***100包括：微气象四层梯度风监测装置110、微气象单层梯度风监测装置130、张力在线监测装置140、在线监测服务器160。
所述的微气象四层梯度风监测装置110包括：六要素气象传感器111、二维超声风传感器112、三维超声风传感器113、机械风传感器114及微气象四层梯度风采集基站115，所述的六要素气象传感器111、二维超声风传感器112、三维超声风传感器113及机械风传感器114均安装在第一基塔上，所述的微气象四层梯度风采集基站115通过电缆连接所述的六要素气象传感器111、二维超声风传感器112、三维超声风传感器113、机械风传感器115及在线监测服务器160。六要素传感器111包括：风速风向传感器，温度传感器，湿度传感器，气压传感器，雨量传感器。微气象四层梯度风监测装置110的各传感器被布置在基塔的四个不同高度，采集近地面垂直梯度风速风向数据以及气象数据。
所述的微气象单层梯度风监测装置130包括：一体化超声风传感器131及微气象单层梯度风采集基站132，所述的一体化超声风传感器131安装在第二基塔上，所述的微气象单层梯度风采集基站132通过电缆连接所述的一体化超声风传感器及在线监测服务器160。
所述的张力在线监测装置140包括：张力传感器141及张力采集基站142，所述的张力传感器141安装在第二基塔上，用于测量所述第一基塔与第二基塔之间的输电线路上的张力及第三基塔与所述第二基塔之间的输电线路上的张力，所述的张力采集基站142通过电缆连接所述的张力传感器141及在线监测服务器160。
所述输电线路舞动监测***还包括舞动监测装置120，与所述在线监测服务器160无线连接的多个监测探头150，以及连接在线监测服务器160的显示器170，用于显示所述在线监测服务器输出的舞动参数及所述的视频影像。
所述的舞动监测装置120包括：舞动监测仪121及舞动监测基站122，所述的舞动监测仪121安装在所述的输电线路上，采集三个方向的加速度信息，通过对导线上监测点加速度的采集和分析，得出导线舞动监测点处的舞动幅值与舞动频率信息。所述的舞动监测基站122无线连接所述的舞动监测仪121，所述的舞动监测基站122通过电缆连接所述的在线监测服务器160。
以下实施例以嘉郑线尖山段输电线路为背景，阐述本实用新型的技术方案。
嘉郑线尖山段输电线路全长4.549km，线路为东西走向，沿着尖山山脊，其间跨越多个山口，高差大，山口与线路走向基本垂直，山口形成的山谷风与线路也是基本垂直的，适合进行输电线路舞动的试验研究。已建成的综合试验线路共有基塔10基，根据试验线路特点，重点对2#~4#基塔进行监控，设备安装如下：
2#基塔－监测探头150、微气象四层梯度风监测装置110；
3#基塔－微气象单层梯度风监测装置130、舞动监测基站122、监测探头150、张力在线监测装置140；
4#基塔－监测探头150；
其中，舞动监测仪121布置在#3基塔与#4基塔中间的导线上。为了提高在线监测装置供电的可靠性，每一基塔还安装有稳压配电箱。
微气象四层梯度风监测装置110安装在第一基塔（2#基塔）上，微气象四层梯度风采集基站115通过电缆连接六要素气象传感器111、二维超声风传感器112、三维超声风传感器113、机械风传感器115及在线监测服务器160。六要素传感器111包括：风速风向传感器，温度传感器，湿度传感器，气压传感器，雨量传感器。所述的微气象四层梯度风监测装置110的各传感器被布置在基塔的四个不同高度，采集近地面垂直梯度风速风向数据以及气象数据，其中，六要素气象传感器111安装在距塔底部10m处，用于测量风速、风向、温度、湿度、雨量及气压参数；两个二维超声风传感器112分别安装在距塔底30m及50m处，在距塔底70m处安装二维超声风传感器112、机械风传感器115及三维超声风传感器113。
所述的微气象单层梯度风监测装置130安装在第二基塔3#基塔上，包括：一体化超声风传感器131及微气象单层梯度风采集基站132，所述的微气象单层梯度风采集基站132通过电缆连接所述的一体化超声风传感器131及在线监测服务器160。
两套所述的张力在线监测装置140均安装在第二基塔3#基塔上，张力传感器141分别用于测量所述第一基塔2#基塔与第二基塔3#基塔之间的输电线路上的张力及第三基塔4#基塔与所述第二基塔3#基塔之间的输电线路上的张力，所述的张力采集基站142通过电缆连接所述的张力传感器141及在线监测服务器160。张力传感器141安装位置如图2所示，代替球头挂环201所在的位置。
所述舞动监测仪121安装位置如图3所示，6个舞动监测仪布置在#3基塔311与#4基塔310之间的导线上。其中，#1舞动监测仪301和#4舞动监测仪304舞动监测仪布置在档距距离#3基塔的1/6处，#1舞动监测仪301安装于该相左上导线上，#4舞动监测仪304安装于该相右上导线上。#2舞动监测仪302和#5舞动监测仪305舞动监测仪布置在档距距离#3基塔的1/4处，#2舞动监测仪302安装于该相左上导线上，#5舞动监测仪305安装于该相右上导线上。#3舞动监测仪303和#6舞动监测仪306布置在档距距离#3基塔的1/2处，#3舞动监测仪303安装于该相左上导线上，#6舞动监测仪306安装于该相右上导线上。
舞动监测仪121采集三个方向的加速度信息，通过对导线上监测点加速度的采集和分析，得出导线舞动监测点处的舞动幅值与舞动频率信息。舞动监测基站122无线连接所述的舞动监测仪121，舞动监测基站122通过电缆连接所述的在线监测服务器160。
微气象四层梯度风采集基站115，微气象单层梯度风采集基站132，张力采集基站142以及舞动监测基站122将采集到的数据通过OPGW通讯方式实时传送给在线监测服务器160，通过历史监测累计的所述数据，查找舞动幅值与张力变化以及垂向风速等信息的对应关系。
在线监测服务器160首先根据所述各采集基站及线路监测基站传送的历史数据（风速风向数据，气象数据，张力数据，舞动幅值，舞动频率），得出不同风速风向、气象条件下，张力幅值变化与张力频率判定导线的舞动幅值及频率的关系，之后，实时采集输电线路上张力幅值与频率的数据，根据所述张力幅值及频率与舞动幅值及舞动频率的关系判定输电线路的实时舞动情况。
使用舞动监测仪121监测输电线路的舞动情况需要首先采集三个方向的加速度信息，根据采集到的三个方向加速度信息，利用相关数学模型分析出导线舞动监测点处的振动频率、幅值等信息，再通过一档内多个舞动点处的振动频率、幅值等信息结合档内线路基本信息，最后分析舞动线路的舞动半波数，分析线路是否发生舞动危害，该方法工程量大，监测周期长，实时性差，然而，主要使用张力在线监测装置140对输电线路舞动情况进行监测的技术方案，工程量小，监测周期短，实时性好。
本实施例还采用加密采集的方法实时采集输电线路上张力幅值与频率，所述加密采集方法区别于普通的张力监测方法，以1-50Hz的可调节频率采集张力数据，高速采样持续时间1-10min可调，从而保证了输电线路舞动监测***的实时高效进行监测。
所述的输电线路舞动试验监测***还包括安装在所述第一基塔（2#基塔）、第二基塔（3#基塔）及第三基塔（4#基塔）的多个监测探头150，以获取视频影像，所述的监测探头150无线连接所述的在线监测服务器160，
所述的输电线路舞动试验监测***还包括：显示器170，连接所述的在线监测服务器160，用于显示所述在线监测服务器160输出的舞动参数及所述的视频影像。
本实用新型的有益效果在于，输电线路舞动试验监测***克服了传统舞动监测仪监测输电线路的舞动参数的周期比较长，不能够实时的监测舞动参数的缺陷，可实时的对输电线路进行舞动监测。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (4)
1.一种输电线路舞动试验监测***，其特征在于，所述的输电线路舞动试验监测***包括：微气象四层梯度风监测装置、微气象单层梯度风监测装置、张力在线监测装置及在线监测服务器；其中，
所述的微气象四层梯度风监测装置包括：六要素气象传感器、二维超声风传感器、三维超声风传感器、机械风传感器及微气象四层梯度风采集基站，所述的六要素气象传感器、二维超声风传感器、三维超声风传感器及机械风传感器均安装在第一基塔上，所述的微气象四层梯度风采集基站通过电缆连接所述的六要素气象传感器、二维超声风传感器、三维超声风传感器、机械风传感器及在线监测服务器；
所述的微气象单层梯度风监测装置包括：一体化超声风传感器及微气象单层梯度风采集基站，所述的一体化超声风传感器安装在第二基塔上，所述的微气象单层梯度风采集基站通过电缆连接所述的一体化超声风传感器及在线监测服务器；
所述的张力在线监测装置包括：张力传感器及张力采集基站，所述的张力传感器安装在第二基塔上，用于测量所述第一基塔与第二基塔之间的输电线路上的张力及第三基塔与所述第二基塔之间的输电线路上的张力，所述的张力采集基站通过电缆连接所述的张力传感器及在线监测服务器。
2.根据权利要求1所述的输电线路舞动试验监测***，其特征在于，所述的输电线路舞动试验监测***还包括：舞动监测仪及舞动监测基站，所述的舞动监测仪安装在所述的输电线路上，所述的舞动监测基站无线连接所述的舞动监测仪，所述的舞动监测基站通过电缆连接所述的在线监测服务器。
3.根据权利要求1所述的输电线路舞动试验监测***，其特征在于，所述的输电线路舞动监测***还包括：安装在所述第一基塔、第二基塔及第三基塔的多个监测探头，以获取视频影像，所述的监测探头无线连接所述的在线监测服务器。
4.根据权利要求3所述的输电线路舞动监测***，其特征在于，所述的输电线路舞动监测***还包括：显示器，连接所述的在线监测服务器，用于显示所述在线监测服务器输出的舞动参数及所述的视频影像。
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