[发明专利]输电线路微风振动在线监测系统

权利要求书

1.一种输电线路微风振动在线监测系统，其特征在于，包括：微风振动监测装置、光纤链路、光信号设备；

所述微风振动监测装置装设于输电线路上，所述输电线路上设置有多个与微风振动监测装置一一对应的监测对象，所述微风振动监测装置安装于相对应的所述监测对象上；所述输电线路上的各个微风振动监测装置中的光纤光栅通过所述光纤链路串联连接在一起，并连接所述光信号设备；

所述光信号设备通过所述光纤链路向所述微风振动监测装置发射第一光信号，并接收所述微风振动监测装置反射的第二光信号；所述微风振动监测装置根据所述第二光信号和所述第一光信号，计算所述监测对象的振幅和频率，并根据所述监测对象的振幅和频率，得到所述输电线路因微风振动导致的疲劳程度参数；其中，所述疲劳程度参数用于确定输电线路的微风振动状态；

其中所述微风振动监测装置：

将各个采样时刻所述监测对象的振幅与所述输电线路在微风振动情况下允许的最大弯曲振幅相比较，判断各个采样时刻所述监测对象的振幅是否越限，并将所述监测对象出现振幅越限情况时所对应的采样时刻确定为越限时刻；

利用每个越限时刻所述监测对象的振幅计算振幅越限百分比，并将该振幅越限百分比与预设的振幅越限权重划分标准进行对比，确定每个越限时刻所述监测对象的振幅越限权重；其中，所述振幅越限百分比按照如下公式计算：

式中，R表示振幅越限百分比，t表示越限时刻，Y(t)表示越限时刻t监测对象的振幅，Y_max表示输电线路在微风振动情况下允许的最大弯曲振幅；

将每个越限时刻所述监测对象的频率与预设的频率权重划分标准进行对比，确定每个越限时刻所述监测对象的频率水平以及该频率水平对应的频率权重；

按照所述监测对象的不同频率水平，将所述监测对象的振幅越限情况进行划分；统计所述监测对象处于每种频率水平时，其发生振幅越限情况的总次数，并按照如下公式计算所述监测对象处于每种频率水平时的分频越限次数比：

式中，f表示频率水平，δ(f)表示所述监测对象的频率水平为f的分频越限次数比，n(f)表示所述监测对象在频率水平为f时其发生振幅越限情况的总次数，N表示采样总次数；

按照如下公式计算所述监测对象在每种频率水平时的各个越限时刻的分频振动幅值：

k(t,f)＝δ(f)×ω1(f)×ω2(t)；

式中，k(t,f)表示所述监测对象在频率水平为f时、越限时刻为t时所述监测对象的分频振动幅值，ω1(f)表示频率水平f对应的频率权重，ω2(t)表示在越限时刻t该监测对象的振幅越限权重；

计算所述监测对象在每种频率水平时的各个越限时刻的分频振动幅值之和，得到所述监测对象在每种频率水平时的分频振动总幅值：

式中，K(f)表示所述监测对象在频率水平为f时的分频振动总幅值，t0,t1,t2…ti为所述监测对象在频率水平为f时的各个越限时刻；

计算所述监测对象在各种频率水平时的分频振动总幅值之和，得到所述监测对象的振动幅值：

式中，Q表示所述监测对象的振动幅值，f0,f1,f2…fj表示所述监测对象的各种频率水平。

2.根据权利要求1所述的输电线路微风振动在线监测系统，其特征在于：

所述光信号设备发射的第一光信号包括多个具有不同中心波长的第一光波；所述第一光信号中包括的第一光波的数量与所述第一光信号所监测的输电线路上的微风振动监测装置的数量一致，所述第一光信号中包括的各个第一光波与所述第一光信号所监测的输电线路上的各个微风振动监测装置中的光纤光栅一一对应，所述第一光波的中心波长与所述第一光波对应的光纤光栅的布拉格波长一致；所述第一光波用于监测其所对应的光纤光栅的形变量。

3.根据权利要求1所述的输电线路微风振动在线监测系统，其特征在于，所述光信号设备包括信号发生器和信号接收器；

所述信号发生器每间隔一预设时间段向一光纤链路发射第一光信号，所述信号接收器每间隔所述预设时间段接收所述光纤链路传回的第二光信号；

其中，所述光纤链路包括串联的多个子光纤链路，所述多个子光纤链路与多条输电线路一一对应，且每个子光纤链路将其对应的输电线路上的各个微风振动监测装置中的光纤光栅串联连接在一起，所述第二光信号包括多个第二光波。