一种架空输电线路振动监测系统及监测方法

摘要

一种架空输电线路振动监测系统及监测方法，所述监测系统包括激光测振装置、铁塔控制器以及远程监控终端；所述激光测振装置通过导线连接铁塔控制器；铁塔控制器通过光纤复合架空地线连接远程监控终端；所述铁塔控制器包括机箱，机箱内设置有供电模块、通信模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别与供电模块、通信模块和报警模块互连，通信模块通过光纤复合架空地线连接远程监控终端。本发明采用激光测振方法对输电线路的振动情况进行实时监测，提高了监测结果的精确性，由于本发明采用非接触方式测量、记录导线在振动过程中的运动轨迹，因此无需安装在输电线路上，降低了安装难度，减少了安装成本。

主权项

一种架空输电线路振动监测系统的监测方法，其特征在于：所述检测系统包括激光测振装置、铁塔控制器以及远程监控终端；所述激光测振装置安装在架空输电线塔上，用于监测导线振动信息并传输给铁塔控制器；铁塔控制器安装在架空输电线塔上，用于将激光测振装置测得的信息通过光纤复合架空地线传输给远程监控终端；所述铁塔控制器包括机箱，机箱内设置有供电模块、通信模块、气候监测模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别与供电模块、通信模块和报警模块互连，通信模块通过光纤复合架空地线连接远程监控终端；所述监测方法按以下操作步骤进行：a)、在输电线路下方的输电线塔上安装激光测振装置、在输电线塔上安装铁塔控制器，在输电线塔的顶端安装气候监测模块，在输电线路监控室内设置远程监控终端；通过导线将激光测振装置和气候监测模块分别与铁塔控制器连接，再通过光纤复合架空地线连接铁塔控制器与远程监控终端；b)、当需要对输电线路监测时，激光测振装置发出激光测试信号，并采集导线的反馈信号，转换成导线振动信息数据后，将导线振动信息数据传输给铁塔控制器；铁塔控制器根据远程监控终端的指令，通过光纤复合架空地线将数据传输到远程监控终端，远程监控终端完成对导线振动信息的分析；c)、当需要对激光测振装置控制时，远程监控终端生成控制指令，经光纤复合架空地线将指令传达给铁塔控制器，铁塔控制器根据指令控制激光测振装置完成对导线不同位置的监测；所述远程监控终端采用如下方法处理铁塔控制器传输的导线振动信息，具体步骤如下：步骤1：采用自适应时频分析方法‑固有时间尺度分解方法对采集的振动信号进行分解，具体分解的步骤如下：1)首先定义一个算子L用于提取低频基线信号，使得从原信号中去除一个基线信号后得到的剩余信号成为一个固有旋转分量，信号X_t的一次分解为X_t＝LX_t+(1‑L)X_t＝L_t+H_t式中，L_t和H_t分别表示基线信号和固有旋转分量；2)确定信号{X_t，t≥0}的局部极值点X_k及其对应的时刻τ_k{k＝1，2，…，M}，M为极值点总数，定义τ_n＝0，为了便于分析，设LX_t＝L_t，HX_t＝H_t；3)在连续极点间隔[τ_k，τ_k+1]上定义分段线性基线提取算子L如下${\mathrm{LX}}_t=L_t=L_k+\frac{L_{k+1}-L_k}{X_{k+1}-X_k}(X_t-X_k)$式中$L_{k+1}=\alpha [X_k+\left(\frac{{\tau }_{k+1}-{\tau }_k}{{\tau }_{k+2}-{\tau }_k}\right)(X_{k+2}-X_k)]+(1-\alpha )X_{k+1}$式中：0＜α＜1，通常α取0.5；4)同样定义一个固有旋转分量提取算子，则为分离出的第一个PR分量即高频分量PR1；将基线信号作为原始信号，重复以上分解过程，直到基线信号为一单调信号或常函数；至此原信号被分解为：$\begin{array}{c}{X}_t={\mathrm{LX}}_t+{\mathrm{HX}}_t=(H+L){\mathrm{LX}}_t+{\mathrm{HX}}_t=\\ [H(1+L)+L^2]X_t=(H\underset{k=0}{\overset{p-1}{\Sigma }}{L}^k+L^p)X;\\ =H_t^1+H_t^2+H_t^3+\mathrm{...}+H_t^p+L_t^p\end{array};$式中：为第p个高频分量，为残余信号；步骤2：从步骤1的分解结果中选择相关系数大的前三个固有旋转分量进行频谱分析，求得结果。