惠小東

摘 要 針對近期系統(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監(jiān)測系統(tǒng)，通過對輸電線路鐵塔振動進(jìn)行可靠性測試與評估，實現(xiàn)自動振動數(shù)據(jù)記錄分析判別，在輸電鐵塔出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能退化征兆時向運維單位發(fā)出報警信息，在極端天氣條件或外力破壞時記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為輸電鐵塔的設(shè)計及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供可靠依據(jù)。

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

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0前言

近年來突發(fā)地質(zhì)和氣候災(zāi)害越來越多，輸電線路倒桿斷線時有發(fā)生。目前輸電桿塔在設(shè)計階段主要只是考慮地震、強風(fēng)、裹冰等因素，而線路投運后設(shè)備運維單位也缺乏鐵塔振動狀態(tài)參數(shù)的檢測手段和健全的評估方法，不能做到實時監(jiān)測，也無法對振動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)輸電線路鐵塔振動監(jiān)測系統(tǒng)，通過對輸電線路鐵塔振動進(jìn)行可靠性測試與評估，實現(xiàn)自動振動數(shù)據(jù)記錄分析判別，在輸電鐵塔出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能退化征兆時向運維單位發(fā)出報警信息，在極端天氣條件或外力破壞時記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為輸電鐵塔的設(shè)計及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供可靠依據(jù)。

1輸電鐵塔振動在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

1.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

輸電塔強度及振動在線監(jiān)測系統(tǒng)，可進(jìn)行環(huán)境參數(shù)（風(fēng)速風(fēng)向）、4個關(guān)鍵部位振動參數(shù)（速度、加速度、位移）、4個關(guān)鍵部位的應(yīng)變應(yīng)力的監(jiān)測。系統(tǒng)可實現(xiàn)自動記錄任意時刻的環(huán)境參數(shù)及振動參數(shù)。通過因特網(wǎng)在遠(yuǎn)程接收并可進(jìn)行長期的振動趨勢分析、波形分析、頻率分析和模態(tài)分析等狀態(tài)監(jiān)測，可為輸電塔的長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變形，與有限元動力分析計算對比，分析輸電塔受力狀態(tài)。

1.2系統(tǒng)硬件組成

（1）測量傳感器：測量傳感器共10個，其中：風(fēng)速儀1個、風(fēng)向儀1個、振動速度計4個、應(yīng)變應(yīng)力計4個。

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

（3）采集系統(tǒng)組成：8通道信號調(diào)理儀板卡、8通道信號采集器板卡、4個單通道應(yīng)變采集模塊、工業(yè)級計算機、太陽能電池板、電源時間控制器、蓄電池、風(fēng)速儀、無線網(wǎng)卡模塊。

所有儀器設(shè)備安裝在鐵塔第一級橫擔(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、220kV 大臨線086號各一套）。工業(yè)控制計算機安裝在輸電塔第一橫隔面離地面約5米處，振動傳感器信號經(jīng)過8通道信號調(diào)理器調(diào)理后再由8通道高速數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)振動信號采集，專用軟件名SDT_臨滄110kV。通過該軟件進(jìn)行編輯、存貯、分析。風(fēng)速、風(fēng)向儀信號信號通過RS232/485轉(zhuǎn)換器輸入到工控機內(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：通過專業(yè)的遠(yuǎn)程接入軟件實現(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)?？蓪崿F(xiàn)對輸電塔22個環(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，同時遠(yuǎn)程監(jiān)視功能也可用于異地判斷本系統(tǒng)運行是否正常。

2輸電鐵塔振動在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

110kV新旗塘線#139塔振動監(jiān)測數(shù)據(jù)（振動及應(yīng)變趨勢）見圖2。

3結(jié)論

根據(jù)連續(xù)三個多月的監(jiān)測，輸電鐵塔振動在線監(jiān)測信號無明顯突異變化，振動和應(yīng)變偶有增大與當(dāng)時風(fēng)速有關(guān)，屬于正常狀態(tài)。

系統(tǒng)設(shè)運后有助于設(shè)備運維單位及時掌握鐵塔振動參數(shù)，在出現(xiàn)異常特征時系統(tǒng)通過移動網(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)線路運維部門及時開展搶修處理。在極端天氣條件或外力破壞時記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為事故事件分析、輸電鐵塔設(shè)計和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

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