輸電鐵塔振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

惠小東

摘 要 針對(duì)近期系統(tǒng)內(nèi)頻發(fā)的輸電桿塔倒桿斷線的事故事件，本文提出了一種融合傳感技術(shù)、通信技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路鐵塔振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)輸電線路鐵塔振動(dòng)進(jìn)行可靠性測(cè)試與評(píng)估，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)振動(dòng)數(shù)據(jù)記錄分析判別，在輸電鐵塔出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能退化征兆時(shí)向運(yùn)維單位發(fā)出報(bào)警信息，在極端天氣條件或外力破壞時(shí)記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為輸電鐵塔的設(shè)計(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞 鐵塔振動(dòng) 在線監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)積累

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

近年來(lái)突發(fā)地質(zhì)和氣候?yàn)?zāi)害越來(lái)越多，輸電線路倒桿斷線時(shí)有發(fā)生。目前輸電桿塔在設(shè)計(jì)階段主要只是考慮地震、強(qiáng)風(fēng)、裹冰等因素，而線路投運(yùn)后設(shè)備運(yùn)維單位也缺乏鐵塔振動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)手段和健全的評(píng)估方法，不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也無(wú)法對(duì)振動(dòng)引起的倒桿斷線事故事件進(jìn)行預(yù)警，因此，本文提出了一種融合傳感技術(shù)、通信技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高原地區(qū)輸電線路鐵塔振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)輸電線路鐵塔振動(dòng)進(jìn)行可靠性測(cè)試與評(píng)估，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)振動(dòng)數(shù)據(jù)記錄分析判別，在輸電鐵塔出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能退化征兆時(shí)向運(yùn)維單位發(fā)出報(bào)警信息，在極端天氣條件或外力破壞時(shí)記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為輸電鐵塔的設(shè)計(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供可靠依據(jù)。

1輸電鐵塔振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

1.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

輸電塔強(qiáng)度及振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可進(jìn)行環(huán)境參數(shù)（風(fēng)速風(fēng)向）、4個(gè)關(guān)鍵部位振動(dòng)參數(shù)（速度、加速度、位移）、4個(gè)關(guān)鍵部位的應(yīng)變應(yīng)力的監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄任意時(shí)刻的環(huán)境參數(shù)及振動(dòng)參數(shù)。通過(guò)因特網(wǎng)在遠(yuǎn)程接收并可進(jìn)行長(zhǎng)期的振動(dòng)趨勢(shì)分析、波形分析、頻率分析和模態(tài)分析等狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可為輸電塔的長(zhǎng)期性能健康診斷提供依據(jù)，并能記錄在突發(fā)載荷作用下輸電塔的振動(dòng)變形，與有限元?jiǎng)恿Ψ治鲇?jì)算對(duì)比，分析輸電塔受力狀態(tài)。

1.2系統(tǒng)硬件組成

（1）測(cè)量傳感器：測(cè)量傳感器共10個(gè)，其中：風(fēng)速儀1個(gè)、風(fēng)向儀1個(gè)、振動(dòng)速度計(jì)4個(gè)、應(yīng)變應(yīng)力計(jì)4個(gè)。

（2）監(jiān)測(cè)參數(shù)：風(fēng)速1個(gè)、風(fēng)向1個(gè)、振動(dòng)速度4個(gè)、加速度4個(gè)、位移4個(gè)、應(yīng)變應(yīng)力各4個(gè)。

（3）采集系統(tǒng)組成：8通道信號(hào)調(diào)理儀板卡、8通道信號(hào)采集器板卡、4個(gè)單通道應(yīng)變采集模塊、工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、太陽(yáng)能電池板、電源時(shí)間控制器、蓄電池、風(fēng)速儀、無(wú)線網(wǎng)卡模塊。

所有儀器設(shè)備安裝在鐵塔第一級(jí)橫擔(dān)上，為了保證原結(jié)構(gòu)材料特性不受影響，儀器線及傳感器均用專用夾具固定。

（4）工作站：采集及監(jiān)示工作站2套（110kV 新旗塘線139號(hào)、220kV 大臨線086號(hào)各一套）。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)安裝在輸電塔第一橫隔面離地面約5米處，振動(dòng)傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)8通道信號(hào)調(diào)理器調(diào)理后再由8通道高速數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)采集，專用軟件名SDT_臨滄110kV。通過(guò)該軟件進(jìn)行編輯、存貯、分析。風(fēng)速、風(fēng)向儀信號(hào)信號(hào)通過(guò)RS232/485轉(zhuǎn)換器輸入到工控機(jī)內(nèi)，再由輸電塔專用軟件SdtZxjc進(jìn)行存貯、分析。

（5）因特網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視：通過(guò)專業(yè)的遠(yuǎn)程接入軟件實(shí)現(xiàn)基于因特網(wǎng)瀏覽器方式下的遠(yuǎn)程接入解決方案，提供了安全便捷的因特網(wǎng)遠(yuǎn)程異地監(jiān)視服務(wù)?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)輸電塔22個(gè)環(huán)境及狀態(tài)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)視及歷史數(shù)據(jù)查詢分析，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視功能也可用于異地判斷本系統(tǒng)運(yùn)行是否正常。

2輸電鐵塔振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

110kV新旗塘線#139塔振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（振動(dòng)及應(yīng)變趨勢(shì)）見圖2。

3結(jié)論

根據(jù)連續(xù)三個(gè)多月的監(jiān)測(cè)，輸電鐵塔振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)信號(hào)無(wú)明顯突異變化，振動(dòng)和應(yīng)變偶有增大與當(dāng)時(shí)風(fēng)速有關(guān)，屬于正常狀態(tài)。

系統(tǒng)設(shè)運(yùn)后有助于設(shè)備運(yùn)維單位及時(shí)掌握鐵塔振動(dòng)參數(shù)，在出現(xiàn)異常特征時(shí)系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出警告信息，為電力調(diào)度控制部門提供決策依據(jù)，指導(dǎo)線路運(yùn)維部門及時(shí)開展搶修處理。在極端天氣條件或外力破壞時(shí)記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為事故事件分析、輸電鐵塔設(shè)計(jì)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

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