[发明专利]一种基于弱磁探测的直流架空输电线路弧垂和应力监测方法

摘要

一种基于弱磁探测的直流架空输电线路弧垂和应力监测方法，在杆塔上选择多个探测点并安置磁传感器，利用输电线空间磁场的分布特点，在相应的坐标系中，得到每一根输电线在每一个探测点处产生的磁场分量与输电线弧垂的拟合线性方程式；在此基础上通过坐标变换和磁场叠加原理，并用差分的方法构建一个非齐次线性方程组，即可求解杆塔两侧输电线的弧垂与输电线的水平应力，并最终求解出输电线任意一点的应力大小，从而实现对输电线弧垂和应力的实时监测。本发明通过弱磁探测技术，结合无线通讯技术，将磁传感器采集到的磁信号上传到监控终端，再通过计算机实现对线路弧垂和应力的实时计算，从而实现简易快速的发现故障、排除故障。

主权项

一种基于弱磁探测的直流架空输电线路弧垂和应力监测方法，其特征在于，在杆塔上选择多个探测点并安置磁传感器，利用输电线空间磁场的分布特点，在相应的坐标系中，得到每一根输电线在每一个探测点处产生的磁场分量与输电线弧垂的拟合线性方程式；在此基础上通过坐标变换和磁场叠加原理，并用差分的方法构建一个非齐次线性方程组，即可求解杆塔两侧输电线的弧垂，再通过弧垂求解输电线的水平应力，并最终求解出输电线上任意一点的应力大小，从而实现对输电线弧垂和应力的实时监测；具体步骤包括：任意选取相邻位置的三个杆塔，分别标记为0号塔、1号塔和2号塔；步骤一：对0号塔和1号塔之间的输电线建立X′Y′Z′坐标系，其中X′Z′平面平行于输电线所在的平面，X′轴方向平行于两杆塔的垂直连线方向；对于1号塔和2号塔之间的输电线建立XYZ坐标系，并测量得到相应输电线左悬挂点在各自坐标系中的坐标，以及三个杆塔的相关参数；步骤二：在1号杆塔上靠近悬挂点的地方选择探测点，探测点的数量大于杆塔一侧的输电线数量，利用输电线空间磁场的计算公式，在相应的坐标系中，计算得到每一根输电线在每一个探测点处产生的的X′(或X)磁场分量和Y′(或Y)磁场分量与输电线弧垂的拟合线性方程式；通过坐标变换和磁场叠加原理，得到每个探测点在XYZ坐标系中X方向和Y方向磁感应强度分量与1号杆塔两侧输电线弧垂之间的线性方程式，然后对所有的线性方程两两差分，建立一个含有所有输电线弧垂的非齐次线性方程组；步骤三：在探测点所在位置处安置磁传感器，通过定标使磁传感器测量到的磁信号即为探测点处的磁信号，并使所有磁传感器矢量探测方位与XYZ坐标系保持一致；步骤四：对杆塔上磁传感器探测到的X方向和Y方向的磁感应强度分量进行实时读取，代入步骤二中得到的非齐次线性方程组中，最终求出1号杆塔两侧悬挂的输电线的弧垂；步骤五：将计算得到的弧垂值代入输电线方程成立的条件，通过计算机编程求出输电线的悬链系数和截距，在不同的气象条件下求解输电线的比载，利用悬链系数与水平应力的关系式，求解出输电线的水平应力，然后利用输电线上任意一点的应力公式最终计算出输电线上每一点的应力大小。