[发明专利]一种用于分裂导线的振动监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压架空输电线路在线监测技术领域，特别是涉及一种用于分裂导线的振动监测系统及方法。

背景技术

暴露在自然条件下的架空输电线路在风载荷和覆冰(雪)载荷作用下，主要承受五种形式的振动：舞动，微风振动，次档距振荡（也称尾流驰振），抖振，和脱冰（雪）跳跃。这些振动类型均表现为导线横向（水平或垂直）方向的振动。其中舞动是三自由度的振动：水平方向、垂直方向和沿导线轴向的扭转振动。脱冰跳跃，除表现为导线垂直方向的大幅振动外，也会伴随水平方向的微幅振动；同时，对分裂导线而言，因各子导线覆冰量不同，或者各子导线不同期脱冰，会导致导线束的整体扭转振动。目前对分裂导线的振动监测存在如下问题：

（1）导线的舞动和脱冰跳跃都是三自由度振动，但是目前各种监测技术都未能实现对导线束整体或单根子导线扭转振动的监测；这限制了对现有舞动和脱冰跳跃三自由度理论模型的充分验证，以及对相应灾害的及时准确预警。

（2）分裂导线束扭转刚度是分裂导线各类动态特性研究中必不可少的参数，但因其随档端链接方式，分裂导线构型，子导线间隔棒在档内布置方式，测量点距档端距离，以及覆冰条件等因素的变化而呈现出强烈的非线性，使得目前各种分裂导线束扭转刚度的理论分析模型的适用性都受到了局限。因此，有必要对扭转刚度开展长期监测，以积累运行数据，验证或改进扭转刚度的理论模型。但是目前尚未见有对线路扭转刚度进行实时监测的技术和方案。

（3）现有监测系统主要是针对单导线设计的，鲜有适用于分裂导线的动态特性监测系统。因为分裂导线子导线根数各异（常见的有二，三，四，六或八根等），常规传感器难以监测导线束整体运动，且对传感器在导线束或子导线上的布置方案也缺乏研究。现有单导线的监测方案大体分为两类：一类是将传感器布置在绝缘子与杆塔之间，或导线与绝缘子之间，或固定在靠近杆塔的导线端，该类方案可以对覆冰产生的静载荷实现有效监测，但难以评估导线振动真实振幅和波形，无法有效用于舞动和脱冰跳跃的动态监测；另一类方案是，在每一档导线上布置多个加速度和位移传感器监测舞动参数并拟合舞动轨迹的方案，且只能适用于单导线监测，并因相当于在该档导线上附加了多个集中质量，会显著改变该档导线的固有性质，影响监测结果。

（4）现有舞动监测方案中，视频监测只能实现对舞动的定性监测，难以进行定量分析；此外，现有技术多使用电量传感器，易受输电线路强电磁环境的干扰，且传感器及其信号传输的所需的稳定的现场电源不易获得（如采用太阳能电池板供电，遇到持续阴雨天无法正常工作）。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于分裂导线的振动监测系统及方法。

一种用于分裂导线的振动监测系统，包括：分裂导线振动监测装置，光纤，光纤复合架空地线、光纤光栅解调仪和计算机系统；其特征在于：所述分裂导线振动监测装置包括：一分裂导线间隔棒骨架；一凸轮轴，所述凸轮轴通过轴承与所述间隔棒骨架中心孔的中段连接，所述凸轮轴一端连接一重物；第一光纤光栅传感单元，固定在所述间隔棒骨架中心孔前段内壁上，所述第一光纤光栅传感单元的触头与凸轮轴凸轮外壁接触；压盖，所述压盖通过螺栓固定在所述间隔棒骨架伸出部分上，且与所述间隔棒骨架的伸出部分构成内孔，所述内孔的前段轮廓为凸轮槽；金属套筒，橡胶套环，所述金属套筒通过所述橡胶套环与子导线实现软接触，并通过螺栓固定，所述金属套筒设置于所述内孔中，子导线相对于所述间隔棒骨架中心孔的轴心中心对称设置；第二光纤光栅传感单元，螺栓固定于金属套筒上，所述第二光纤光栅传感单元的触头与所述内孔前段凸轮槽内壁接触；所述金属套筒的外壁上设有球形凹坑，所述球形凹坑内放置钢球，实现与所述内孔中段内壁的接触，从而保证所述压盖和所述间隔棒骨架与所述金属套筒和所述子导线的相对转动，并将整个分裂导线振动监测装置固定在所述子导线上；端盖，通过螺栓固定在所述间隔棒骨架中心的端面；端盖，通过螺栓固定在所述间隔棒骨架伸出壁和压盖端面。

优选地，所述重物为球形重锤。

优选地，所述金属套筒由上下对称的两部分螺栓连接而成。

优选地，所述分裂导线振动监测装置还包括导线束水平和垂直方向振动监测装置，所述水平和垂直方向振动监测装置通过螺栓与凸轮轴的另一端连接，其包括一正方体形的外壳、一正方体形的质量块、两个弹簧及四个光纤光栅传感器，其中所述外壳由上壳体和下壳体组成，所述两个弹簧的一端分别连接所述质量块的左右侧面，另一端分别连接外壳的左右两内侧面，所述四个光纤光栅传感器分别安装在质量块的上下前后四个面。