[发明专利]一种输电杆塔结构防风监测方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种输电杆塔结构防风监测方法、装置及系统，本发明通过传感器实时获取输电杆塔的环境风速和动力响应，利用对输电杆塔实时监测得到的风速和动力响应对输电杆塔的有限元数值模型进行修正，并将加载在修正后的模型上的仿真风速继续增大，直至模型结构被破坏，则可得带输电杆塔的预警风速阀值和预警动力响应阀值，当监测到输电杆塔的实际风速和/或动力响应大于阀值后，则执行报警。本发明为电网系统提供了能够对易受风载破坏的高压输电塔进行合理有效监测的技术支持。

技术领域

本发明涉及输电杆塔监测领域，尤其涉及一种输电杆塔结构防风监测方法、装置及系统。

背景技术

作为国家大型复杂生命线系统重要组成部分的电力输运系统，其能否安全运营直接影响国家的生产建设和人民的基本生活需求。由于电网系统的点发散和复杂的网络关联性，使得电网事故影响极大，后果特别严重。

电力系统的大面积事故大部分是由自然灾害造成，包括强风、地震、冰灾和洪水等，其中发生最为频繁、危害最大的即为强风特别是台风造成的输电线路塔身破坏和损坏。近年来，因国家能源供给战略的提质升级，一大批高压、特高压输电线路相继建成，这类输电线路结构具有杆塔“高、柔”，线路跨越长的特点，以致塔线耦合作用增强、抗风能力减弱，能否顺利抵御强风的破坏成为相关部门最为关注的问题，特别是对于东南沿海台风多发地区，这一问题尤为突出。事实上，国内外强风造成的输电线路破坏事故确实时有发生，有些甚至造成极大的经济损失和社会影响。

为了有效地预警和分析输电塔台风灾害影响，针对性的提高输电塔的防风减灾能力，对输电塔实行现场监测十分重要。然而，目前针对保障供电极为关键的且易受风载破坏的高压输电塔，其在强风作用下的合理有效的监测方法及其实施方案还非常的模糊。

发明内容

本发明实施例提供了一种输电杆塔结构防风监测方法、装置及系统，能够对输电杆塔进行结构安全性能实时预警。

根据本发明的一个方面，提供一种输电杆塔结构防风监测方法，包括：

通过传感器获取输电杆塔在实测风速下的实测动力响应，确定与所述实测动力响应对应的实测模态参数，动力响应包括静力位移值、动力位移值和应变力；

建立所述输电杆塔的有限元数值模型；

调节所述有限元数值模型的参数，直至所述有限元数值模型的仿真模态参数与所述实测模态参数一致且所述有限元数值模型在所述实测风速下的仿真动力响应与所述实测动力响应一致，得到最优输电杆塔模型；

增大加载在所述最优输电杆塔模型的风速直至模型结构被破坏，确定对应的仿真风速和仿真动力响应为预警风速和预警响应；

继续通过传感器监测所述输电杆塔，若得到的风速大于所述预警风速和/或动力响应大于所述预警响应，则报警。

优选地，所述通过传感器获取输电杆塔在实测风速下的实测动力响应具体包括：

通过传感器获取输电杆塔塔顶的实测位移和实测加速度，沿塔身的实测风速和实测应变力；

对实测位移的若干个采样点求均值，得到实测静力位移值，对实测加速度的若干个采样点进行频域积分计算或时域积分计算，得到实测动力位移值。

优选地，所述确定与所述实测动力响应对应的实测模态参数具体为：

通过随机子空间法对所述实测动力响应进行识别得到实测模态参数。

优选地，所述调节所述有限元数值模型的参数，直至所述有限元数值模型的仿真模态参数与所述实测模态参数一致且所述有限元数值模型在所述实测风速下的仿真动力响应与所述实测动力响应一致，得到最优输电杆塔模型具体包括：

通过有限元软件对所述有限元数值模型进行模态计算得到仿真模态参数；