專利名稱：一種具有自適用調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種具有自適用調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，由于近年來極端氣候的頻頻出現(xiàn)，風災(zāi)冰災(zāi)等惡劣天氣所造成的輸電線路災(zāi)害近年來在世界范圍內(nèi)都呈現(xiàn)了遞增的趨勢。
輸電線路的舞動是一種非線性風致振動，是指風對覆冰后形成的非圓截面導(dǎo)線產(chǎn)生的空氣動力所引起的一種低頻(約為0. IHf 3Hz)、大振幅(約為導(dǎo)線直徑的5倍飛00 倍)的導(dǎo)線自激振動。導(dǎo)線舞動嚴重時，可能引起相間閃絡(luò)、跳閘停電、線夾等金具損壞、導(dǎo)線斷股斷線甚至使桿塔倒塌，是輸電線路的重大災(zāi)害之一。因此，有效的防舞裝置具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
自上世紀開始，國內(nèi)外學者針對導(dǎo)線舞動機理、舞動治理與防舞措施進行了大量研究。目前，應(yīng)用較廣泛的防舞裝置有失諧擺、壓重防舞裝置、擾流器(也稱氣流干擾線或防舞鞭)，相間間隔棒和各種阻尼防舞裝置，這些防舞措施在某些線路上取了很好的防舞效果，并在特定的自然條件下，獲得了一些行之有效的經(jīng)驗。但是，線路結(jié)構(gòu)參數(shù)及氣候條件千變?nèi)f化，使得局部的經(jīng)驗無法直接應(yīng)用到不同地區(qū)的實際線路上，難以直接進行防舞措施的推廣。中國發(fā)明專利“一種架空輸電線路主動防舞方法和防舞裝置”(專利號CN 101859993)提出了在輸電導(dǎo)線上安裝內(nèi)置加速度傳感器和防舞機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)重錘重心的上升和下降來抵消導(dǎo)線舞能量。具體地，當向上加速度由正變?yōu)樨摰臅r刻，說明導(dǎo)線舞動到了最高點，此刻重錘的重心應(yīng)降低到最低點，否則進行相反的動作。該專利的局限性是僅從靜力平衡的角度來控制舞動，沒有考慮舞動的動力學特性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種具有自適應(yīng)調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置，可抵消輸電線路的舞動能量，抑制輸電線路舞動的振幅。
解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是包括固定線夾、振動監(jiān)測傳感器、控制器、防舞動執(zhí)行機構(gòu)和感應(yīng)取電裝置，所述的固定線夾將控制器和防舞動執(zhí)行機構(gòu)固定在輸電線路上，所述的感應(yīng)取電裝置安裝在導(dǎo)線上為振動監(jiān)測傳感器、控制器和防舞動執(zhí)行機構(gòu)提供電源，所述的控制器與防舞動執(zhí)行機構(gòu)和掛在輸電線路上的振動監(jiān)測傳感器通過信號線連接。
所述的防舞動執(zhí)行機構(gòu)包括一外殼，其內(nèi)的與所述的控制器有信號線連接的電動機通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動絲杠螺母機構(gòu)的絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動螺母作為活動質(zhì)量塊沿兩豎向的導(dǎo)桿上上下移動。
所述的控制器包括依次連接的信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊和電動機的功率驅(qū)動模塊，所述信號頻譜分析模塊通過對振動監(jiān)測傳感器的時頻信號進行快速傅立葉變換，得到輸電線路的舞動頻率；所述的防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊，根據(jù)輸電線路的舞動頻率，分析計算得到防舞裝置的理想擺長，將控制信號傳遞給電動機的功率驅(qū)動模塊，進而控制電動機的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角。
信號頻譜分析模塊的工作原理為根據(jù)振動監(jiān)測傳感器監(jiān)測到的測點振動-時間歷程信號，采用固化在控制器中的快速傅立葉變換算法，得到輸電線路舞動的頻率及相應(yīng)的振幅。
防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊的工作原理為根據(jù)上述信號頻譜分析模塊所得到的輸電線路舞動頻率、防舞器活動質(zhì)量塊與絲杠、螺母的質(zhì)量分配，計算防舞器的所需擺長，通過調(diào)節(jié)防舞裝置的擺長來改變其固有頻率，以跟隨輸電線路的實際舞動頻率，提高舞動抑制效果。這一點是本發(fā)明的技術(shù)思路，也是與其他發(fā)明的最大區(qū)別。
防舞裝置執(zhí)行機構(gòu)的動作原理為控制器控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)動作，電動機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而使得帶螺紋活動質(zhì)量塊沿著導(dǎo)桿上下移動，通過改變整個裝置的重心來完成防舞裝置的固有頻率調(diào)節(jié)。
控制器內(nèi)部設(shè)有CPU與振動監(jiān)測傳感器、電動機驅(qū)動器之間的通信接口，接口包括數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。
有益效果本發(fā)明通過在輸電導(dǎo)線上安裝振動監(jiān)測傳感器、控制器和防舞執(zhí)行機構(gòu)，振動監(jiān)測傳感器對輸電線舞動過程振動信號進行實時監(jiān)測，監(jiān)測到的振動信號實時傳輸至控制器；控制器根據(jù)接收到的導(dǎo)線舞動-時間歷程信號，經(jīng)頻譜分析得到舞動頻率，再通過所控制器中的頻率跟隨數(shù)學模型，輸出防舞器的擺長控制信號，調(diào)節(jié)防舞裝置的舞動跟隨頻率，實現(xiàn)防舞裝置的自適應(yīng)調(diào)頻，進而更好地吸收輸電導(dǎo)線的舞動能量，實現(xiàn)更有效的抑制輸電導(dǎo)線舞動的目的。
感應(yīng)取電裝置給整個防舞裝置供電，通過電磁感應(yīng)原理從導(dǎo)線上提取能量，避免了太陽能電池板等其他供能裝置的安裝，既節(jié)約了成本，又優(yōu)化了結(jié)構(gòu)。


圖I為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)組成示意圖；圖2為本發(fā)明實施實例的結(jié)構(gòu)組成和安裝示意圖；圖3為本發(fā)明實施實例的執(zhí)行機構(gòu)剖視示意圖。
具體實施方式
如圖所示，本發(fā)明的可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，包括固定線夾2、振動監(jiān)測傳感器3、控制器4、防舞動執(zhí)行機構(gòu)5和感應(yīng)取電裝置6，固定線夾2將控制器 4和防舞動執(zhí)行機構(gòu)5固定在輸電線路I上，感應(yīng)取電裝置6設(shè)在輸電線路上感應(yīng)電能為振動監(jiān)測傳感器、控制器和防舞動執(zhí)行機構(gòu)供電，控制器4與防舞動執(zhí)行機構(gòu)5和安裝在線路上的振動監(jiān)測傳感器3分別有信號線連接。
防舞動執(zhí)行機構(gòu)包括外殼12，其內(nèi)的與控制器4有控制線連接的電動機7通過聯(lián)軸節(jié)8帶轉(zhuǎn)絲杠螺母機構(gòu)的絲杠9，螺母10作為活動質(zhì)量塊沿兩豎向?qū)U11上下移動。
控制器內(nèi)有固化的算法軟件，包括信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊、電動機的功率驅(qū)動模塊。信號頻譜分析模塊的根據(jù)振動監(jiān)測傳感器監(jiān)測到的測點振動-時間歷程信號，采用固化在控制器中的快速傅立葉變換算法，得到輸電線路舞動的頻率及相應(yīng)的振幅。防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊根據(jù)上述信號頻譜分析模塊所得到的輸電線路舞動頻率、防舞器活動質(zhì)量塊與絲杠、螺母的質(zhì)量分配，計算防舞器的所需擺長，通過改變擺長L來跟隨輸電線路的舞動頻率。
控制器控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)動作，電動機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而使得帶螺紋活動質(zhì)量塊沿著導(dǎo)桿上下移動，通過改變整個裝置的重心來完成防舞裝置的固有頻率的調(diào)節(jié)，以跟隨線路舞動的頻率，更有效地吸收輸電線路舞動能量。
防舞裝置執(zhí)行機構(gòu)通過控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)動作，電動機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而使得帶螺紋活動質(zhì)量塊沿著導(dǎo)桿上下移動，通過改變整個裝置的重心來完成防舞裝置的固有頻率調(diào)節(jié)。
控制器內(nèi)部設(shè)有CPU與振動監(jiān)測傳感器、電動機驅(qū)動器之間的通信接口，接口包括數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。
自適應(yīng)調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置的具體工作過程有以下三個步驟步驟I :通過振動監(jiān)測傳感器監(jiān)測輸電線路的舞動過程中的振動信號，將信號反饋給控制器。
對于大跨越輸電塔線，導(dǎo)線舞動時不同位置對應(yīng)的導(dǎo)線舞動頻率可能不相同，因此在整檔輸電導(dǎo)線上可以間隔布置多個自適應(yīng)調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置，可以更有效地監(jiān)測舞動頻率和振型，達到舞抑制舞動的效果。
以一個監(jiān)測點為例，考慮舞動的頻率一般為0. IHz 3Hz，取采用頻率為50Hz，每次采1024個時間序列點，即
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是包括固定線夾、振動監(jiān)測傳感器、控制器、防舞動執(zhí)行機構(gòu)和感應(yīng)取電裝置，所述的固定線夾將控制器和防舞動執(zhí)行機構(gòu)固定在輸電線路上，所述的感應(yīng)取電裝置安裝在導(dǎo)線上為振動監(jiān)測傳感器、控制器和防舞動執(zhí)行機構(gòu)提供電源，所述的控制器與防舞動執(zhí)行機構(gòu)和掛在輸電線路上的振動監(jiān)測傳感器通過信號線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是所述的防舞動執(zhí)行機構(gòu)包括一外殼，其內(nèi)的與所述的控制器有信號線連接的電動機通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動絲杠螺母機構(gòu)的絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動螺母作為活動質(zhì)量塊沿兩豎向的導(dǎo)桿上上下移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是所述的控制器包括依次連接的信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊和電動機的功率驅(qū)動模塊，所述信號頻譜分析模塊通過對振動監(jiān)測傳感器的時頻信號進行快速傅立葉變換，得到輸電線路的舞動頻率；所述的防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊，根據(jù)輸電線路的舞動頻率，分析計算得到防舞裝置的理想擺長，將控制信號傳遞給電動機的功率驅(qū)動模塊，進而控制電動機的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，該調(diào)頻自適應(yīng)防舞裝置由固定線夾、振動監(jiān)測傳感器、控制器、防舞動執(zhí)行機構(gòu)組成，控制器由信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊、電動機的功率驅(qū)動模塊組成，通過對線路舞動信號的頻率進行監(jiān)測分析、由頻率跟隨控制模型輸出防舞器的理想擺長；防舞動執(zhí)行機構(gòu)由電機、導(dǎo)軌、絲杠、螺母、活動質(zhì)量塊組成，通過絲杠螺母機構(gòu)調(diào)節(jié)活動質(zhì)量塊與固定線夾間的距離，即調(diào)節(jié)擺長來調(diào)整自身固有頻率，以達到更有效地吸收舞動能量的目的。該自適應(yīng)型防舞裝置防舞性能好，具有參數(shù)可調(diào)、適用性強的特點，且經(jīng)濟性能良好，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號H02G7/14GK102545124SQ201210003460
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者宋云超, 王偉, 肖曉暉, 鐘萬里 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 武漢大學