2所述的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊&(1-2)采用的是存儲(chǔ)器412扣32; 所述供電電源（1-3)由太陽(yáng)能發(fā)電供電模塊及蓄電池組成； 所述ZigBee模塊a (1-4)采用的是XBEE-PRO模塊； 所述以太網(wǎng)模塊（1-5)內(nèi)采用DP83848I芯片和HR601680網(wǎng)絡(luò)變壓器； 所述3G路由器（1-6)采用型號(hào)為CM8350R的路由器； 所述高清攝像機(jī)（1-7)至少設(shè)置有兩臺(tái)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在 于，所述微氣象傳感器（1-8)采用的是KX-5 -體化微氣象傳感器； 所述拉力傳感器（1-9)采用的是QP-16拉力傳感器； 所述傾角傳感器（1-10)采用的是PM-TS II型數(shù)字雙軸傾角傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在 于，所述導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)單元（2)，包括有微控制器b (2-1)，微控制器b (2-1)分別通過(guò) RS232總線與ZigBee模塊b (2-4)、扭轉(zhuǎn)傳感器（2-2)及微慣性傳感器（2-3)連接； 所述微控制器b (2-1)還分別通過(guò)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊b (2-5)、電源模塊（2-6)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在 于，所述微控制器b (2-1)采用的是MSP430F5438單片機(jī)； 所述扭轉(zhuǎn)傳感器（2-2)采用的是AKC-215動(dòng)態(tài)應(yīng)變片扭矩傳感器； 所述微慣性傳感器（2-3)采用的是CS-IMU-09A型慣性測(cè)量單元； 所述ZigBee模塊b (2-4)采用的是XBEE-PRO模塊； 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊b (2-5)采用的是存儲(chǔ)器AT24C32。
8. 利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參 數(shù)的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施： 步驟1、安裝輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置； 步驟2、經(jīng)步驟1后，分別利用輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元（1)及導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)單 元（2)獲取如下信息： 利用輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元（1)獲取如下信息： 利用拉力傳感器（1-9)獲取覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)前后載荷； 利用傾角傳感器（1-10)獲取絕緣子串傾斜角和風(fēng)偏角； 利用微氣象傳感器（1-8)獲取環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速及風(fēng)向信息； 利用兩臺(tái)高清攝像機(jī)（1-7)獲取導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)前后的視頻圖像； 利用導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)單元（2)獲取如下信息： 利用扭轉(zhuǎn)傳感器（2-2)獲取覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)扭矩； 利用微慣性傳感器（2-3)獲取覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)軌跡； 步驟3、將經(jīng)步驟2得到覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)前后載荷、絕緣子串傾斜角、風(fēng)偏角、環(huán)境溫 度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)前后的視頻圖、覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)扭矩和覆冰導(dǎo)線 (3)舞動(dòng)軌跡像上傳至輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元（1)內(nèi)的微處理器a(l-l)中； 步驟4、輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元（1)內(nèi)的微處理器a(l-l)將經(jīng)步驟3上傳的所有 信息進(jìn)行匯總后，借助3G路由器（1-6)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心后臺(tái)系統(tǒng)（4)內(nèi)； 步驟5、經(jīng)步驟4,監(jiān)測(cè)中心后臺(tái)系統(tǒng)（4)對(duì)經(jīng)輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元（1)傳輸來(lái) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和存儲(chǔ)，首先通過(guò)導(dǎo)線覆冰力學(xué)計(jì)算模型計(jì)算得到覆冰導(dǎo)線（3)的等 值覆冰厚度及覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)時(shí)的升力、阻力；然后結(jié)合覆冰形貌、氣象參數(shù)得到覆冰導(dǎo) 線（3)的升力系數(shù)、阻力系數(shù)；最后結(jié)合覆冰導(dǎo)線（3)的舞動(dòng)扭矩得到覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)扭 轉(zhuǎn)系數(shù)，完成對(duì)覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)覆 冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟1具體按照以下步驟實(shí)施： 將輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元（1)內(nèi)的拉力傳感器（1-9)及傾角傳感器（1-10)安裝 于桿塔與絕緣子低壓側(cè)相連接處，將微氣象傳感器（1-8)和兩臺(tái)高清攝像機(jī)（1-7)安裝于 桿塔上，要將兩臺(tái)高清攝像機(jī)（1-7)設(shè)置于桿塔不同的角度，要求能夠拍攝到覆冰導(dǎo)線（3) 的正視圖和俯視圖； 將導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)單元（2)安裝于覆冰導(dǎo)線（3)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)覆 冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟5具體按照以下步驟實(shí)施： 步驟5.1、通過(guò)導(dǎo)線覆冰力學(xué)計(jì)算模型計(jì)算得到覆冰導(dǎo)線（3)的等值覆冰厚度，并通過(guò) 計(jì)算得到覆冰導(dǎo)線（3)舞動(dòng)時(shí)的升力和阻力： 導(dǎo)線覆冰力學(xué)計(jì)算模型，計(jì)算綜合載荷q : 設(shè)定桿塔等效檔距，定義主桿塔絕緣子串上的豎直方向上張力值Tv與兩側(cè)導(dǎo)線某點(diǎn)到 主桿塔A點(diǎn)間導(dǎo)線上的豎向載荷相互平衡的點(diǎn)稱為"平衡點(diǎn)"； 綜合載荷q按照如下算法獲得：
其中，q為綜合載荷，ΔΤν為有冰載荷、風(fēng)載荷作用與只有自重載荷作用時(shí)主桿塔 上豎向載荷的差值，Θ為桿塔上絕緣子串傾斜角，^f、私「為導(dǎo)線在自重載荷下長(zhǎng) 度；Γ/、Γ/'為導(dǎo)線的最低點(diǎn)水平拉力；Idi為主桿塔兩側(cè)對(duì)應(yīng)的等效檔距，Idi主要由 /義、/孟'組成； 另外綜合載荷q還滿足以下關(guān)系： q = Qo+Qwind+Qice; 式中，qic;e為覆冰載荷，q〇為導(dǎo)線自重載荷，Qwind為風(fēng)載荷； 風(fēng)載荷 Qwind= 〇· 735a(d+2b) V2; 式中，a為風(fēng)速的不均勻系數(shù)，b為覆冰導(dǎo)線的覆冰厚度，d為覆冰導(dǎo)線（3)的計(jì)算直 徑，V為設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s ; 根據(jù)覆冰載荷qic;e，結(jié)合覆冰的密度〇.9g/cm3、覆冰導(dǎo)線（3)的計(jì)算直徑d，經(jīng)計(jì)算得到 覆冰導(dǎo)線（3)覆冰厚度b為：
式中，Yo為冰的密度；d為覆冰導(dǎo)線（3)的計(jì)算直徑，b為覆冰導(dǎo)線（3)的覆冰厚度； 步驟5. 2、通過(guò)在覆冰導(dǎo)線（3)懸掛點(diǎn)處安裝拉力傳感器（1-9)、傾角傳感器（1-10)、微 慣性傳感器（2-3)及扭轉(zhuǎn)傳感器（2-2)分別測(cè)得導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)之前的絕緣子串拉力1\和 傾斜角S 1，覆冰導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)時(shí)的拉力T2和傾斜角Θ 2、風(fēng)偏角α以及導(dǎo)線舞動(dòng)扭矩Mz， 而傾斜角Θ i與傾斜角Θ 2、風(fēng)偏角α之間存在如下關(guān)系：
由絕緣子串拉力T1、傾斜角Q1、覆冰導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)時(shí)的拉力T2、傾斜角θ 2、風(fēng)偏角α 之間的關(guān)系，經(jīng)計(jì)算得到導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)時(shí)的氣動(dòng)升力Fd和阻力Fy Fd= T 2sin Θ 2sin α ； Fl= T 2cos Θ ^T1COS θ 1； 步驟5. 3、根據(jù)步驟5. 2計(jì)算出來(lái)的氣動(dòng)升力Fd和阻力Fy結(jié)合步驟2中扭轉(zhuǎn)傳感器 (2-2)測(cè)得的覆冰導(dǎo)線（3)的舞動(dòng)扭矩及微氣象傳感器（1-8)獲取環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速及 風(fēng)向信息，按照如下算法得到覆冰導(dǎo)線（3)的阻力系數(shù)Q、升力系數(shù)C d和扭轉(zhuǎn)系數(shù)CM: Cl= f !(Fl, P,U,L,D)； Cd= f 2(Fd, P,U,L,D)； Cm= f 3(Mz, P,U,L,D)； 上式中：P為監(jiān)控時(shí)環(huán)境溫度下空氣的密度，U為風(fēng)速沿垂線方向的速度分量，L為覆 冰導(dǎo)線（3)的有效長(zhǎng)度，D為覆冰導(dǎo)線（3)的特征長(zhǎng)度。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，包括有輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元和設(shè)置于覆冰導(dǎo)線上的導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)單元；輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元通過(guò)3G信號(hào)與導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)單元連接，輸電線路綜合在線監(jiān)測(cè)單元通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)中心后臺(tái)系統(tǒng)相連。本發(fā)明還公開(kāi)了利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)的方法。本發(fā)明輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)空氣動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法能夠準(zhǔn)確獲取輸電線路覆冰導(dǎo)線的覆冰厚度及覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)的實(shí)時(shí)空氣動(dòng)力參數(shù)。
【IPC分類】G01D21-02, G01M9-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104833393
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510240242
【發(fā)明人】黃新波, 陳子良, 馬龍濤, 朱永燦, 趙隆, 肖杰, 潘高峰
【申請(qǐng)人】西安工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日