專利名稱：一種用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
暴露在自然條件下的架空輸電線路在風載荷和覆冰(雪)載荷作用下，主要承受五種形式的振動:舞動，微風振動，次檔距振蕩(也稱尾流馳振)，抖振，和脫冰(雪)跳躍。這些振動類型均表現(xiàn)為導線橫向(水平或垂直)方向的振動。其中舞動是三自由度的振動:水平方向、垂直方向和沿導線軸向的扭轉(zhuǎn)振動。脫冰跳躍，除表現(xiàn)為導線垂直方向的大幅振動夕卜，也會伴隨水平方向的微幅振動；同時，對分裂導線而言，因各子導線覆冰量不同，或者各子導線不同期脫冰，會導致導線束的整體扭轉(zhuǎn)振動。目前對分裂導線的振動監(jiān)測存在如下問題:(I)導線的舞動和脫冰跳躍都是三自由度振動，但是目前各種監(jiān)測技術(shù)都未能實現(xiàn)對導線束整體或單根子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測；這限制了對現(xiàn)有舞動和脫冰跳躍三自由度理論模型的充分驗證，以及對相應災害的及時準確預警。(2)分裂導線束扭轉(zhuǎn)剛度是分裂導線各類動態(tài)特性研究中必不可少的參數(shù)，但因其隨檔端鏈接方式，分裂導線構(gòu)型，子導線間隔棒在檔內(nèi)布置方式，測量點距檔端距離，以及覆冰條件等因素的變化而呈現(xiàn)出強烈的非線性，使得目前各種分裂導線束扭轉(zhuǎn)剛度的理論分析模型的適用性都受到了局限。因此，有必要對扭轉(zhuǎn)剛度開展長期監(jiān)測，以積累運行數(shù)據(jù)，驗證或改進扭轉(zhuǎn)剛度的理論模型。但是目前尚未見有對線路扭轉(zhuǎn)剛度進行實時監(jiān)測的技術(shù)和方案。(3)現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對單導線設(shè)計的，鮮有適用于分裂導線的動態(tài)特性監(jiān)測系統(tǒng)。因為分裂導線子導線根數(shù)各異(常見的有二，三，四，六或八根等)，常規(guī)傳感器難以監(jiān)測導線束整體運動，且對傳感器在導線束或子導線上的布置方案也缺乏研究?，F(xiàn)有單導線的監(jiān)測方案大體分為兩類:一類是將傳感器布置在絕緣子與桿塔之間，或?qū)Ь€與絕緣子之間，或固定在靠近桿塔的導線端，該類方案可以對覆冰產(chǎn)生的靜載荷實現(xiàn)有效監(jiān)測，但難以評估導線振動真實振幅和波形，無法有效用于舞動和脫冰跳躍的動態(tài)監(jiān)測；另一類方案是，在每一檔導線上布置多個加速度和位移傳感器監(jiān)測舞動參數(shù)并擬合舞動軌跡的方案，且只能適用于單導線監(jiān)測，并因相當于在該檔導線上附加了多個集中質(zhì)量，會顯著改變該檔導線的固有性質(zhì)，影響監(jiān)測結(jié)果。(4)現(xiàn)有舞動監(jiān)測方案中，視頻監(jiān)測只能實現(xiàn)對舞動的定性監(jiān)測，難以進行定量分析；此外，現(xiàn)有技術(shù)多使用電量傳感器，易受輸電線路強電磁環(huán)境的干擾，且傳感器及其信號傳輸?shù)乃璧姆€(wěn)定的現(xiàn)場電源不易獲得(如采用太陽能電池板供電，遇到持續(xù)陰雨天無法正常工作)
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)及方法。一種用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括:分裂導線振動監(jiān)測裝置，光纖，光纖復合架空地線、光纖光柵解調(diào)儀和計算機系統(tǒng)；其特征在于:所述分裂導線振動監(jiān)測裝置包括:一分裂導線間隔棒骨架；一凸輪軸，所述凸輪軸通過軸承與所述間隔棒骨架中心孔的中段連接，所述凸輪軸一端連接一重物；第一光纖光柵傳感單元，固定在所述間隔棒骨架中心孔前段內(nèi)壁上，所述第一光纖光柵傳感單元的觸頭與凸輪軸凸輪外壁接觸；壓蓋，所述壓蓋通過螺栓固定在所述間隔棒骨架伸出部分上，且與所述間隔棒骨架的伸出部分構(gòu)成內(nèi)孔，所述內(nèi)孔的前段輪廓為凸輪槽；金屬套筒，橡膠套環(huán)，所述金屬套筒通過所述橡膠套環(huán)與子導線實現(xiàn)軟接觸，并通過螺栓固定，所述金屬套筒設(shè)置于所述內(nèi)孔中，子導線相對于所述間隔棒骨架中心孔的軸心中心對稱設(shè)置；第二光纖光柵傳感單元，螺栓固定于金屬套筒上，所述第二光纖光柵傳感單元的觸頭與所述內(nèi)孔前段凸輪槽內(nèi)壁接觸；所述金屬套筒的外壁上設(shè)有球形凹坑，所述球形凹坑內(nèi)放置鋼球，實現(xiàn)與所述內(nèi)孔中段內(nèi)壁的接觸，從而保證所述壓蓋和所述間隔棒骨架與所述金屬套筒和所述子導線的相對轉(zhuǎn)動，并將整個分裂導線振動監(jiān)測裝置固定在所述子導線上；端蓋，通過螺栓固定在所述間隔棒骨架中心的端面；端蓋，通過螺栓固定在所述間隔棒骨架伸出壁和壓蓋端面。優(yōu)選地，所述重物為球形重錘。優(yōu)選地，所述金屬套筒由上下對稱的兩部分螺栓連接而成。優(yōu)選地，所述分裂導線振動監(jiān)測裝置還包括導線束水平和垂直方向振動監(jiān)測裝置，所述水平和垂直方向振動監(jiān)測裝置通過螺栓與凸輪軸的另一端連接，其包括一正方體形的外殼、一正方體形的質(zhì)量塊、兩個彈簧及四個光纖光柵傳感器，其中所述外殼由上殼體和下殼體組成，所述兩個彈簧的一端分別連接所述質(zhì)量塊的左右側(cè)面，另一端分別連接外殼的左右兩內(nèi)側(cè)面，所述四個光纖光柵傳感器分別安裝在質(zhì)量塊的上下前后四個面。優(yōu)選地,所述第一光纖光柵傳感單兀、第二光纖光柵傳感單兀和光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)相同，均包含一能發(fā)生軸向彈性變形的金屬梁，一粘結(jié)在該梁上并可隨梁的變形而同步伸縮的光纖光柵和一觸頭。優(yōu)選地，所述用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)還包括用于溫度補償?shù)墓饫w光柵傳感器和光纖稱合器。優(yōu)選地，多個所述分裂導線振動監(jiān)測裝置分散布置在導線上。一種用于分裂導線的振動監(jiān)測方法，其特征在于:導線束振動時，導線束及分裂導線間隔棒骨架相對地面發(fā)生扭轉(zhuǎn)，因重物的重力作用使凸輪軸相對地面保持靜止，從而造成了分裂導線間隔棒骨架與凸輪軸的相對轉(zhuǎn)動，當分裂導線間隔棒骨架與凸輪軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，分裂導線間隔棒骨架中心孔前段內(nèi)壁與凸輪外壁之間的間隙將發(fā)生改變，此時固定在骨架上的第一光纖光柵傳感單元所受到的壓力及應變就會發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，將這一變化所產(chǎn)生的信號經(jīng)附著在子導線上的光纖傳輸?shù)綏U塔端，然后將該信號傳入光纖復合架空地線，然后經(jīng)光纖復合架空地線將該信號傳輸?shù)阶冸娬镜墓饫w光柵解調(diào)儀和計算機系統(tǒng)進行分析和存儲，根據(jù)事先標定的分裂導線間隔棒骨架與凸輪軸相對轉(zhuǎn)角與第一光纖光柵傳感單元應變及光纖光柵反射中心波長變化的對應關(guān)系，確定導線束的轉(zhuǎn)角及角加速度，從而實現(xiàn)了對導線束扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測。
優(yōu)選地，所述用于分裂導線的振動監(jiān)測方法還包括對分裂導線束水平和垂直方向振動的監(jiān)測，當導線束發(fā)生水平和垂直方向的振動時，質(zhì)量塊因慣性作用會對光纖光柵傳感器產(chǎn)生壓力作用，引起光纖光柵傳感器的應變發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，這一變化經(jīng)光纖傳回光纖光柵解調(diào)儀，然后根據(jù)事先標定光纖光柵傳感器應變及光纖光柵反射中心波長變化與水平和垂直方向加速度的對應關(guān)系，確定導線束在水平和垂直方向的加速度，從而實現(xiàn)了對導線束水平和垂直振動的監(jiān)測。優(yōu)選地，所述用于分裂導線的振動監(jiān)測方法還包括對子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測，當子導線發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，因分裂導線間隔棒骨架和重錘的重力作用，使分裂導線間隔棒骨和凸輪軸架相對地面保持靜止，從而造成了分裂導線間隔棒骨架與子導線的相對轉(zhuǎn)動，當分裂導線間隔棒骨架與子導線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，金屬套管外壁和由壓蓋和間隔棒骨架伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔的前段凸輪槽內(nèi)壁之間的間隙將發(fā)生改變，此時固定在金屬套管上的第二光纖光柵傳感單元所受到的壓力及應變就會發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，將這一變化所產(chǎn)生的信號經(jīng)附著在子導線上的光纖傳輸?shù)綏U塔端，然后將該信號傳入光纖復合架空地線，然后經(jīng)光纖復合架空地線將該信號傳輸?shù)阶冸娬镜墓饫w光柵解調(diào)儀和計算機系統(tǒng)進行分析和存儲，根據(jù)事先標定的分裂導線間隔棒骨架與子導線相對轉(zhuǎn)角與光纖光柵傳感單元應變及光纖光柵反射中心波長變化的對應關(guān)系，確定子導線的轉(zhuǎn)角及角加速度，從而實現(xiàn)了對子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)實現(xiàn)了對輸電線路分裂導線三個方向振動，尤其是分裂導線整檔扭轉(zhuǎn)振動以及子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測；(2)通過傳感器的分散布置，實現(xiàn)對導線振動波形和各點加速度的準確監(jiān)測，可以準確獲得導線振動參數(shù)，便于驗證和改進現(xiàn)有輸電線路各種振動模型；并實現(xiàn)了能夠?qū)旊娋€路扭轉(zhuǎn)剛度的多點實時監(jiān)測；(3)由于該系統(tǒng)核心部件一集成了光纖布拉格光柵的新型分裂導線間隔棒，是針對分裂導線進行的設(shè)計，通過簡單變化即可實現(xiàn)對各種類型分裂導線的監(jiān)測，并且對該檔導線固有性質(zhì)影響較?。?4)使用光纖光柵傳感器作為主傳感單元，可以使系統(tǒng)不受超高壓及特高壓線路強電磁環(huán)境干擾，不需要現(xiàn)場電源供電，且通過與線路現(xiàn)有光纖復合架空地線結(jié)合，實現(xiàn)了信號的遠距離低損耗傳輸。(5)通過沿線布置光纖光柵溫度補償傳感器，解決了應變和溫度的“交叉敏感問題”，并實現(xiàn)對沿線溫度的監(jiān)測。(6)內(nèi)套筒的外側(cè)在對稱位置處打有四個球形凹坑，通過在凹坑內(nèi)放置鋼球，實現(xiàn)與外套筒的連接，從而保證外套筒可以繞內(nèi)套筒和導線的軸線轉(zhuǎn)動，并減小了摩擦力。


圖1是本發(fā)明的分裂導線振動監(jiān)測裝置的主視圖；圖2是本發(fā)明的子導線扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測裝置的主視圖；圖3是本發(fā)明的子導線扭轉(zhuǎn)振動監(jiān)測裝置的局部剖視圖；圖4是本發(fā)明的分裂導線振動監(jiān)測裝置的局部剖視圖。
圖5是本發(fā)明的光纖光柵傳感單元結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)的組成圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步的具體說明。如圖6所示，分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)包括:分裂導線振動監(jiān)測裝置25，光纖26，光纖復合架空地線29、用于溫度補償?shù)墓饫w光柵傳感器28、光纖耦合器27、光纖光柵解調(diào)儀30和計算機系統(tǒng)31。其中，如圖1和圖4所示，分裂導線振動監(jiān)測裝置25包括:一分裂導線間隔棒骨架1，所述分裂導線間隔棒骨架I用于保證各子導線間距；一凸輪軸2，所述凸輪軸2通過軸承20與分裂導線間隔棒骨架I中心孔的中段連接，保證凸輪軸2可以相對骨架I轉(zhuǎn)動，所述凸輪軸2 —端連接一球形重錘15 ;第一光纖光柵傳感單元3，固定在所屬間隔棒骨架I中心孔前段內(nèi)壁上，所述第一光纖光柵傳感單元3的觸頭21與凸輪軸2凸輪外壁接觸，用以監(jiān)測導線束的扭轉(zhuǎn)振動；壓蓋12，所述壓蓋12通過螺栓固定在骨架I伸出部分上，用以將整個裝置固定在子導線14上，所述壓蓋12與骨架I的伸出部分構(gòu)成內(nèi)孔，內(nèi)孔的前段輪廓為凸輪槽。如圖2和圖3所示，還具有金屬套筒9，橡膠套環(huán)10，所述金屬套筒9通過所述橡膠套環(huán)10與子導線14實現(xiàn)軟接觸，并通過螺栓固定，保證金屬套筒9和橡膠套環(huán)10不會相對子導線14發(fā)生相對轉(zhuǎn)動和滑移，所述金屬套筒9設(shè)于與內(nèi)孔中，子導線14相對于間隔棒骨架I中心孔的軸心中心對稱設(shè)置；第二光纖光柵傳感單元8，螺栓固定于金屬套筒9上，所述第二光纖光柵傳感單元8的觸頭21與壓蓋12和骨架I伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔前段內(nèi)壁接觸；金屬套筒9的外壁上設(shè)有球形凹坑，所述球形凹坑內(nèi)放置鋼球24，實現(xiàn)與由壓蓋12和骨架I的伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔中段內(nèi)壁的接觸，從而保證壓蓋12和間隔棒骨架I與金屬套筒9和子導線14的相對轉(zhuǎn)動，并將整個分裂導線振動監(jiān)測裝置25固定在子導線上；端蓋11，通過螺栓固定在骨架I中心的端面，用于封裝導線束振動監(jiān)測單元，以抵御雨雪天氣的影響；端蓋(13)，通過螺栓固定在骨架(I)伸出壁和壓蓋(12)端面。其中，如圖4所示，導線束水平和垂直方向振動監(jiān)測裝置，通過螺栓與凸輪軸2的另一端連接，其包括一正方體形的外殼、一正方體形的質(zhì)量塊16、兩個彈簧17及四個光纖光柵傳感單元(4，5，6，7)，其中所述外殼由上殼體18和下殼體19組成，所述兩個彈簧17的一端分別連接所述質(zhì)量塊16的左右側(cè)面，另一端分別連接外殼的左右兩內(nèi)側(cè)面，用于保持質(zhì)量塊16的位置；所述四個光纖光柵傳感單元(4，5，6，7)分別安裝在質(zhì)量塊16的上下前后四個面，用以監(jiān)測導線束的水平和垂直方向振動。其中，如圖5所不,第一光纖光柵傳感單兀3、第二光纖光柵傳感單兀8和光纖光柵傳感器(4，5，6，7)的結(jié)構(gòu)相同，均包含一易于發(fā)生軸向彈性變形的金屬梁22，一粘結(jié)在該梁上并可隨梁的變形而同步伸縮的光纖光柵23和一觸頭21，通過觸頭21實現(xiàn)與凸輪外壁或?qū)Ь€束水平和垂直振動監(jiān)測裝置外殼，或由壓蓋12和間隔棒骨架I的伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔中段內(nèi)壁的點接觸，可保證金屬梁22和光纖光柵23只承受軸向力作用。同時，在安裝時采用一定的預應力安裝，以保證每個傳感單元在導線束以及每根子導線振動的整個過程中，始終與凸輪外壁或?qū)Ь€束水平和垂直振動監(jiān)測裝置外殼，或由壓蓋12和間隔棒骨架I的伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔中段內(nèi)壁保持接觸，且都是承受壓力，保證觸頭21不會松動和脫落。對分裂導線束扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測方法如下:當分裂導線束振動時，導線束及分裂導線間隔棒骨架I相對地面發(fā)生扭轉(zhuǎn)，因重錘15的重力作用使凸輪軸2相對地面保持靜止，從而造成了分裂導線間隔棒骨架I與凸輪軸2的相對轉(zhuǎn)動，當分裂導線間隔棒骨架I與凸輪軸2發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，分裂導線間隔棒骨架I中心孔前段內(nèi)壁與凸輪軸2外壁之間的間隙將發(fā)生改變，此時固定在骨架2上的光纖光柵傳感單元3所受到的壓力及應變就會發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，將這一變化所產(chǎn)生的信號經(jīng)附著在子導線上的光纖26傳輸?shù)綏U塔端，然后將該信號傳入光纖復合架空地線29，然后經(jīng)光纖復合架空地線29將該信號傳輸?shù)阶冸娬镜墓饫w光柵解調(diào)儀30和計算機系統(tǒng)31進行分析和存儲，根據(jù)事先標定的分裂導線間隔棒骨架I與凸輪軸2相對轉(zhuǎn)角與光纖光柵傳感單元3應變及光纖光柵反射中心波長變化的對應關(guān)系，確定分裂導線束的轉(zhuǎn)角及角加速度，從而實現(xiàn)了對分裂導線束扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測。對分裂導線束水平和垂直方向振動的監(jiān)測方法如下:當分裂導線束發(fā)生水平和垂直方向的振動時，質(zhì)量塊16因慣性作用會對光纖光柵傳感單元(4，5,6,7)產(chǎn)生壓力作用，引起光纖光柵傳感單元(4，5,6,7)的應變發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，這一變化經(jīng)光纖26傳回光纖光柵解調(diào)儀30，然后根據(jù)整個裝置安裝前事先標定光纖光柵傳感單元(4，5，6，7)應變及光纖光柵反射中心波長變化與水平和垂直方向加速度的對應關(guān)系，就可以確定分裂導線束在水平和垂直方向的加速度，從而實現(xiàn)了對分裂導線束水平和垂直振動的監(jiān)測。對子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測方法如下:當子導線14發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，因分裂導線間隔棒骨架I和重錘15的重力作用，使分裂導線間隔棒骨架I和凸輪軸2相對地面保持靜止，從而造成了分裂導線間隔棒骨架I與子導線14的相對轉(zhuǎn)動，當分裂導線間隔棒骨架I與子導線14發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，金屬套管9外壁和由壓蓋12和間隔棒骨架I伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔前段凸輪槽內(nèi)壁之間的間隙將發(fā)生改變，此時固定在金屬套管9上的光纖光柵傳感單元8所受到的壓力及應變就會發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，將這一變化所產(chǎn)生的信號經(jīng)附著在子導線上的光纖26傳輸?shù)綏U塔端，然后將該信號傳入光纖復合架空地線29，然后經(jīng)光纖復合架空地線將該信號傳輸?shù)阶冸娬镜墓饫w光柵解調(diào)儀30和計算機系統(tǒng)31進行分析和存儲，根據(jù)事先標定的分裂導線間隔棒骨架I與子導線14相對轉(zhuǎn)角與光纖光柵傳感單元8應變及光纖光柵反射中心波長變化的對應關(guān)系，確定子導線14的轉(zhuǎn)角及角加速度，從而實現(xiàn)了對子導線14扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測。應該強調(diào)的是，附圖只展示了一種較有代表性的適用于四分裂導線的新型阻尼間隔棒，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員，在本發(fā)明所述技術(shù)和核心思想范圍內(nèi)，可以輕易想到的簡單變化或替換，及得到適用于其他不同子導線數(shù)目的間隔棒，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括:分裂導線振動監(jiān)測裝置(25)，光纖(26)，光纖復合架空地線(29)、光纖光柵解調(diào)儀(30)和計算機系統(tǒng)(31);其特征在于:所述分裂導線振動監(jiān)測裝置(25)包括:一分裂導線間隔棒骨架(I); 一凸輪軸(2)，所述凸輪軸(2)通過軸承(20)與所述間隔棒骨架(I)中心孔的中段連接，所述凸輪軸(2) —端連接一重物(15);第一光纖光柵傳感單元(3)，固定在所述間隔棒骨架(I)中心孔前段內(nèi)壁上，所述第一光纖光柵傳感單元(3)的觸頭(21)與凸輪軸(2)凸輪外壁接觸；壓蓋(12)，所述壓蓋(12)通過螺栓固定在所述間隔棒骨架(I)伸出部分上，且與所述間隔棒骨架(I)的伸出部分構(gòu)成內(nèi)孔，所述內(nèi)孔的前段輪廓為凸輪槽；金屬套筒(9)，橡膠套環(huán)(10)，所述金屬套筒(9)通過所述橡膠套環(huán)(10)與子導線(14)實現(xiàn)軟接觸，并通過螺栓固定，所述金屬套筒(9)設(shè)置于所述內(nèi)孔中，子導線(14)相對于所述間隔棒骨架(I)中心孔的軸心中心對稱設(shè)置；第二光纖光柵傳感單兀(8),螺栓固定于金屬套筒(9)上,所述第二光纖光柵傳感單兀(8)的觸頭(21)與所述內(nèi)孔前段凸輪槽內(nèi)壁接觸；所述金屬套筒(9)的外壁上設(shè)有球形凹坑，所述球形凹坑內(nèi)放置鋼球(24)，實現(xiàn)與所述內(nèi)孔中段內(nèi)壁的接觸，從而保證所述壓蓋(12)和所述間隔棒骨架(I)與所述金屬套筒(9)和所述子導線(14)的相對轉(zhuǎn)動，并將整個分裂導線振動監(jiān)測裝置(25)固定在所述子導線(14)上；端蓋(11)，通過螺栓固定在所述間隔棒骨架(I)中心的端面；端蓋(13)，通過螺栓固定在所述間隔棒骨架(I)伸出壁和壓蓋(12)端面。
2.如權(quán)利要求1所述的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述重物(15)為球形重錘。
3.如權(quán)利要求1所述的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述金屬套筒(9)由上下對稱的兩部分螺栓連接而成。
4.如權(quán)利要求1所述的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述分裂導線振動監(jiān)測裝置(25)還包括導線束水平和垂直方向振動監(jiān)測裝置，所述水平和垂直方向振動監(jiān)測裝置通過螺栓與凸輪軸( 2)的另一端連接，其包括一正方體形的外殼、一正方體形的質(zhì)量塊(16)、兩個彈簧(17)及四個光纖光柵傳感器(4，5，6，7)，其中所述外殼由上殼體(18)和下殼體(19)組成，所述兩個彈簧(17)的一端分別連接所述質(zhì)量塊(16)的左右側(cè)面，另一端分別連接外殼的左右兩內(nèi)側(cè)面，所述四個光纖光柵傳感器(4，5，6，7)分別安裝在質(zhì)量塊(16)的上下前后四個面。
5.如權(quán)利要求1所述的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述第一光纖光柵傳感單兀(3)、第二光纖光柵傳感單兀(8)和光纖光柵傳感器(4, 5,6,7)的結(jié)構(gòu)相同，均包含一能發(fā)生軸向彈性變形的金屬梁(22)，一粘結(jié)在該梁上并可隨梁的變形而同步伸縮的光纖光柵(23)和一觸頭(21)。
6.如權(quán)利要求1所述的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)還包括用于溫度補償?shù)墓饫w光柵傳感器(28 )和光纖耦合器(27 )。
7.如權(quán)利要求1所述的振動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:多個所述分裂導線振動監(jiān)測裝置(25)分散布置在導線上。
8.一種使用前述任一項權(quán)利要求所述的分裂導線振動監(jiān)測系統(tǒng)對分裂導線進行振動監(jiān)測的方法，其特征在于:導線束振動時，導線束及分裂導線間隔棒骨架相對地面發(fā)生扭轉(zhuǎn)，因重物的重力作用使凸輪軸相對地面保持靜止，從而造成了分裂導線間隔棒骨架與凸輪軸的相對轉(zhuǎn)動，當分裂導線間隔棒骨架與凸輪軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，分裂導線間隔棒骨架中心孔前段內(nèi)壁與凸輪外壁之間的間隙將發(fā)生改變，此時固定在骨架上的第一光纖光柵傳感單元所受到的壓力及應變就會發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，將這一變化所產(chǎn)生的信號經(jīng)附著在子導線上的光纖傳輸?shù)綏U塔端，然后將該信號傳入光纖復合架空地線，然后經(jīng)光纖復合架空地線將該信號傳輸?shù)阶冸娬镜墓饫w光柵解調(diào)儀和計算機系統(tǒng)進行分析和存儲，根據(jù)事先標定的分裂導線間隔棒骨架與凸輪軸相對轉(zhuǎn)角與第一光纖光柵傳感單元應變及光纖光柵反射中心波長變化的對應關(guān)系，確定導線束的轉(zhuǎn)角及角加速度，從而實現(xiàn)了對導線束扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測。
9.如權(quán)利要求7所述的分裂導線振動監(jiān)測的方法，其特征在于:所述用于分裂導線的振動監(jiān)測方法還包括對分裂導線束水平和垂直方向振動的監(jiān)測，當導線束發(fā)生水平和垂直方向的振動時，質(zhì)量塊因慣性作用會對光纖光柵傳感器產(chǎn)生壓力作用，引起光纖光柵傳感器的應變發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，這一變化經(jīng)光纖傳回光纖光柵解調(diào)儀，然后根據(jù)事先標定光纖光柵傳感器應變及光纖光柵反射中心波長變化與水平和垂直方向加速度的對應關(guān)系，確定導線束在水平和垂直方向的加速度，從而實現(xiàn)了對導線束水平和垂直振動的監(jiān)測。
10.如權(quán)利要求7所述的分裂導線振動監(jiān)測的方法，其特征在于:所述用于分裂導線的振動監(jiān)測方法還包括對子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測，當子導線發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，因分裂導線間隔棒骨架和重錘的重力作用，使分裂導線間隔棒骨和凸輪軸架相對地面保持靜止，從而造成了分裂導線間隔棒骨架與子導線的相對轉(zhuǎn)動，當分裂導線間隔棒骨架與子導線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，金屬套管外壁和由壓蓋和間隔棒骨架伸出部分構(gòu)成的內(nèi)孔的前段凸輪槽內(nèi)壁之間的間隙將發(fā)生改變，此時固定在金屬套管上的第二光纖光柵傳感單元所受到的壓力及應變就會發(fā)生變化，該變化將導致光柵反射波中心波長的變化，將這一變化所產(chǎn)生的信號經(jīng)附著在子導線上的光纖傳輸?shù)綏U塔端，然后將該信號傳入光纖復合架空地線，然后經(jīng)光纖復合架空地線將該信號傳輸?shù)阶冸娬镜墓饫w光柵解調(diào)儀和計算機系統(tǒng)進行分析和存儲，根據(jù)事先標定的分裂導線間隔棒骨架與子導線相對轉(zhuǎn)角與光纖光柵傳感單元應變及光纖光柵反射中心波長變化的對應關(guān)系，確定子導線的轉(zhuǎn)角及角加速度，從而實現(xiàn)了對子導線扭轉(zhuǎn)振動的 監(jiān)測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于分裂導線的振動監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該監(jiān)測系統(tǒng)包括分裂導線振動監(jiān)測裝置(25)，光纖(26)，光纖復合架空地線(29)光纖光柵解調(diào)儀(30)和計算機系統(tǒng)(31)。實現(xiàn)了對輸電線路分裂導線三個方向振動，尤其是對分裂導線束的整體扭轉(zhuǎn)振動以及子導線扭轉(zhuǎn)振動的監(jiān)測，可對輸電線路扭轉(zhuǎn)剛度進行多點實時監(jiān)測；可通過簡單變換實現(xiàn)對各類型分裂導線的監(jiān)測，且對線路固有性質(zhì)影響較小。解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對導線扭轉(zhuǎn)振動進行監(jiān)測，尤其缺乏可實現(xiàn)分裂導線振動監(jiān)測的系統(tǒng)，以及現(xiàn)有傳感系統(tǒng)安裝易影響線路自身特性，需要現(xiàn)場電源、抗電磁干擾能力差等不足，為線路運行維護提供了便利。
文檔編號G01H9/00GK103196542SQ20131014369
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者姬昆鵬, 芮曉明, 李林, 夏瑩沛, 任治政, 楊磊 申請人:華北電力大學