用于输电线路微风振动监测的自供电风速传感装置

高压架空输电线路地处旷野,常年受到环境风的影响,微风振动是导致输电线路损伤的主要原因。基于摩擦-电磁混合发电机的自供电系统提供了一种远距离在线监测环境风速的方法。设计了一种基于摩擦-电磁混合发电机的风速监测装置。配合自行设计的单片机程序,利用风速监测装置对输电线路微风振动的累积持续时间进行了记录和分析。结果表明该装置的峰值功率是54.3 mW,可以通过电源管理电路长时间为中央处理单元、信号处理模块和无线传输模块供电。此外,风速监测装置在3~15 m/s风速范围内可达到的电压频率为7~70 Hz,拟合优度R^(2)=0.996。该工作为利用摩擦纳米发电机技术进行输电线路风振监测提供了一种新的策略,有望长时间在电网中得到应用。

特高压输电线路钢管塔杆件微风振动防治措施

针对特高压输电线路钢管塔局部杆件微风振动的现象,制定I型扰流板、II型扰流板、单连杆和三连杆4种减振措施,并通过现场监测数据分析各减振措施的减振效果。结果表明:扰流板的减振效果与其结构形式密切相关,I型扰流板对钢管杆件微风振动的抑制效果较好,而II型扰流板在某些风速下会使杆件的振动更剧烈;单连杆和三连杆都能有效抑制钢管杆件的微风振动,且三连杆的减振效果优于单连杆。将三连杆减振措施应用于工程现场后,取得良好效果。

基于433 MHz通讯模组的微风振动监测仪设计

为有效监测输电线路导线的微风振动情况,设计了一种基于433 MHz通讯模组的微风振动监测仪。搭建微风振动监测仪的系统框架,设计以433 MHz通讯模组为核心的硬件电路与软件架构,对微风振动监测仪进行准确度实验与现场应用实验。结果表明,本文设计的微风振动监测仪满足设计需求与现场应用要求。

输电线路微风振动监测与分析系统设计

微风振动是导致线路损伤的主要原因,分析微风振动以及进行有效监测对于保障输电线路安全稳定运行尤为重要。为此,基于反装振幅法设计了一种输电线路微风振动监测与分析系统,能够有效分析导线疲劳损伤程度和剩余寿命,现已成功投运于多条输电线路。

输电线路导线微风振动在线监测技术

为有效避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故,设计了一套微风振动在线监测系统来实时监测导线的微风振动信息。系统采用悬臂梁式传感器测量导线的弯曲幅度,并根据弯曲幅度,采用峰峰值法和快速Fourier变换(FFT)等方法,计算出导线振动的频率与振幅以及导线的动弯应变。研究表明,悬臂梁式传感器可以准确测量频率1～150Hz的小幅振动信号,峰峰值法可以准确计算出导线微风振动的振幅,而快速Fourier变换可以准确计算出导线振动的频率。根据研究结果可知,该系统采用的测量方法和建立的数学模型可以准确计算出导线的动弯应变值,并能实现输电线路疲劳故障的预警。

复合绝缘子耐张串微风振动疲劳特性研究

耐张串使用复合绝缘子需考虑其在不同运行工况下的可靠性。微风振动发生频率高,是绝缘子运行中最常见的工况。概括了复合绝缘子及耐张串的使用现状,分析了复合绝缘子耐张串在微风振动时的受力情况,搭建了适用于特高压多串并联复合绝缘子耐张串振动研究的试验平台,并进行了多组复合绝缘子耐张串模拟微风振动试验。试验结果表明,微风振动引起复合绝缘子耐张串的机械性能下降不到5%,证明耐张串使用复合绝缘子是可行的。建议在现有复合绝缘子3 000万次振动试验后加入1.2倍额定机械负荷24 h耐受试验,以进一步考察其机械可靠性。

特高压架空输电线微风振动有限元分析

对于1000kV特高压架空输电线路,有别于传统的能量平衡法(EBM),研究了利用有限元方法(FEM)分析微风振动的关键技术。其中利用索单元模拟输电线;基于能量等效原理,将输电线磁滞阻尼等效成为粘滞阻尼,将风输入功率等效成为微风激励力作用于有限元节点。并根据振幅和曲率的关系推导了输电线动弯应变幅值沿输电线的分布规律。通过对比计算,有限元法分析结果与传统的能量平衡法结果基本吻合,而且由于有限元法考虑了输电线质量、刚度的影响,其结果更为真实可信。最后利用有限元法分析了微风振动的影响因素,为接下来微风振动的防护分析打下基础。

微风振动下架空导线接触特性有限元分析

架空输电导线主要以LGJ系列钢芯铝绞线(ACSR)为主,长期受到微风振动的作用,易引起导线的疲劳断股和磨损。建立了架空导线接触有限元模型,进行了导线在不同静态预张力下的应力分布和微风振动条件下的动态力学仿真分析,仿真结果表明,线股间的接触应力随加载预张力的增大而增大,且当预张力从20%T增大到25%T时,线股间接触应力增量最大。当预张力小于20%T时,线股沿轴线方向接触点应力分布较均匀,大于20%T时,则波动较大。在微风振动条件下,两端约束和中间激振位置所受的应力最大。同层线股接触点应力分布较均匀,相邻层线股接触点应力大小沿轴向分布呈一定周期性。振动频率对振幅及微动位移的影响较小。

电气化高速铁路接触网微风振动特性

为评估接触线微风振动现象对接触网运营的的影响,计算不同风速下的接触线风振幅值,基于模态分解法推导了电气化高速铁路接触网垂直方向上的微风振动方程.首先求解出接触网的固有频率与振型,然后推导作用在接触线上的微风激振力,最后计算接触网在发生微风振动时,不同风速作用下各频率对应的振幅.分析风速、频率与振幅的对应关系.结果表明,接触线微风振动的最大幅值一般在1 mm以内,不会产生输电线微风振动时类似的振动幅值;文中算例接触线微风振动最大幅值出现在风速为1.44 m/s时,仅有0.96 mm,不会对电气化铁路的实际运营造成显著影响.

安装防振锤的输电线微风振动有限元分析

为了分析安装防振锤的1000kV特高压架空输电线路的微风振动强度,研究了利用有别于传统能量平衡法(EBM)的有限元方法(FEM)分析微风振动的关键技术。该法基于能量等效原理,利用索单元模拟输电线;将输电线、防振锤磁滞阻尼等效成为粘滞阻尼,将风输入功率等效成为微风激励力作用于单元节点。根据振幅和曲率的关系推导了输电线动弯应变幅值沿输电线的分布规律。通过算例分析得出以下结果:未安装防振锤时,有限元分析结果与能量平衡法分析结果吻合较好;安装了防振锤的情况下,有限元法能够反映防振锤安装位置的差异和动力特性对防振效果的影响,分析结果较能量平衡法为大。所得结果可供特高压输电线微风防振设计和研究参考。

架空输电线路大跨越导线微风振动试验

为了掌握架空输电线路大跨越导线微风振动特性,设计制作了大跨越导线微风振动试验模型,研究了不同张力作用下,安装防振锤前后大跨越导线的振动响应,重点分析了防振锤耗能效果以及安装位置对导线振动的影响,并与理论分析结果进行对比,提出了大跨越导线防振锤的安装位置计算公式。试验结果表明:运行张力对大跨越导线微风振动影响较大,导线本身的阻尼线对微风振动的抑制作用十分有限;安装防振锤的导线振动幅值小于未安装防振锤的裸导线,但随着张力的增大,防振锤的防振频段收窄,防振效果降低;防振锤的安装位置对导线振动影响较大,防振锤安装位置应兼顾各激励频率下的振动波长;FR-4型防振锤的最佳防振频段为15~25Hz,对于抑制大跨越导线的高频和低频振动效果较差。

安装间隔棒的双分裂导线微风振动分析

为了分析安装了间隔棒的双分裂导线微风振动强度,研究了利用有限差分法(FDM)分析微风振动的关键技术。基于能量等效原理,将实测的输电线自阻尼功率等效成为粘滞阻尼系数,将输入风功率等效成为微风激励力。推导了分裂导线-间隔棒体系动力微分方程,利用四阶有限差分格式求解动力方程得到导线的最大振幅;根据振幅和曲率的关系推导了输电线动弯应变幅值沿输电线的分布规律。通过某220kV双分裂导线算例分析:未安装间隔棒时,有限差分结果与能量平衡法分析结果吻合较好;安装了间隔棒的情况下,有限差分法能够反应间隔棒刚度、阻尼对分裂导线微风振动的影响,并且可以考虑由于子导线振动差异导致的相互拉扯效应。

防振锤-输电线体系微风振动的研究与进展

文章通过对防振锤-输电线体系微风振动近几十年来国内外研究成果的总结,阐述了防振锤-输电线体系微风振动研究的发展过程。首先简要介绍了防振锤-输电线体系微风振动的研究内容和现状,然后从其研究对象、机理和分析方法3个方面,分别探讨了防振锤-输电线体系微风振动研究进展的现状和所面临的问题,最后对防振锤-输电线体系微风振动研究的未来趋势进行了展望。

基于压电式加速度计的导线微风振动传感器设计

输电线路导线的微风振动往往会造成线路断股、断线、金具脱落等危害,传统的在线监测方法多采用暴露在户外的传感器,容易受恶劣气候的影响降低长期稳定性。文中针对这些问题,开发了基于压电式加速度计的输电线路微风振动在线监测系统,首先,通过安装在导线上的基于压电式加速度计的微风振动传感器采集导线的振动加速度,并通过快速傅里叶变换(FFT)、频域积分等方法得到振动频率和振动幅值;然后,通过Zigbee无线模块发送到安装在杆塔上的状态监测装置;最后,通过GPRS的通信方式将数据发送到省网公司监控中心。结果表明:利用基于压电式加速度计的微风振动传感器系统可以准确测量振动频率为1~150 Hz,振幅为0.1~1.5 mm的振动信号,并且通过振幅法计算的导线动弯应变值,也可以达到输电线路通用技术规范的基本要求。同时,文中设计的微风振动在线监测系统具有易安装、测量范围宽等特点,因此,该传感器为输电线路微风振动监测结果的准确可靠提供了有力的技术支持。

分裂导线微风振动数值仿真

基于流体动力学软件,采用二维圆柱绕流计算方法,对分裂导线微风振动进行仿真分析。对固定双圆柱绕流进行仿真,与经典文献对比验证模型及计算方法的正确性;基于自编程序实现分裂导线振动流固耦合分析,研究不同支撑、不同分裂导线间距及不同分裂倾角下双分裂导线的振动特性,得到各工况下子导线竖向振幅随缩减风速的变化曲线。该研究对分裂导线微风振动特性研究具有重要意义。

输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响

根据振动理论给出微风振动钢管构件的起振临界风速Vcr和共振力的简明计算方法,分析了共振产生的弯曲和疲劳应力对易发生微风振动的杆塔斜材和辅材结构安全性的影响。结果表明,共振弯曲应力一般不会造成构件弯曲破坏,但高频振动可能导致结构疲劳破坏,尤其是杆端约束接近于固接的构件。

基于FBG的输电线路微风振动在线监测方法

输电线路导线和地线振动往往造成线路断股断线、金具脱离等危害,现有的导线微风振动监测装置采用互感取电方式供电,而地线监测装置采用电池供电,使用寿命较短,且易受电磁干扰、雷击电流的影响。针对这些问题,开发了基于光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器的输电线路微风振动在线监测系统,系统采用悬臂梁结构的光纤光栅传感器测量地线振动时反射光的波长变化,并通过OPGW/OPPC将光信号发送至变电站的光纤光栅解调仪,再通过安装在变电站的状态监测装置计算出导地线的动弯应变、振动幅值以及振动频率。系统可以实现地线微风振动的无源测量,不再存在电源供电的问题。此外,结合光纤光栅传感器抗电磁干扰、精度高的特点,提高了系统的稳定性和可靠性。

输电线路微风振动传感器设计

微风振动是架空线路时常出现的现象,长期振动会造成导线断股断线、金具脱落等危害。针对现有微风振动在线监测传感器测量误差较大的问题,设计了一种微风振动在线监测数字传感器,传感器在采用悬臂梁式位移计的基础上,将线性回归的方法和BP神经网络算法应用到传感器的非线性标定当中,并进行了传感器标定实验。研究表明,线性回归的标定算法比神经网络的标定算法精度更高,标定后最大相对误差为1.93%。根据研究结果可知,微风振动传感器由频率不同带来的非线性误差,可以采用线性回归的方法进行补偿,能够提高传感器的测量精度,从而能为导线状态检修提供更加可靠的参考依据。

微风振动下复合绝缘子的疲劳分析

针对复合绝缘子在长期微风振动下易发生疲劳破坏问题,以某500 kV线路为例,计算导线在微风振动下线夹出口处的最大动弯应力,根据导线悬挂角度获得由导线振动传递给悬垂复合绝缘子的振动荷载值。并基于ANSYS软件建立复合绝缘子实体模型,采用威布尔分布函数描述振动频率的概率分布,结合Miner线性疲劳损伤累积法则计算其疲劳寿命。实例应用结果表明,该方法简单、合理。

防振锤对大跨越输电线微风振动影响的试验研究

防振锤安装方式是架空大跨越输电线路防振设计的重要问题。设计制作了防振锤-大跨越输电线体系的微风振动试验模型,研究了不同张力作用下防振锤-输电线体系的振动响应,分析了FR4型防振锤锤头朝向、FR4型和FDN型防振锤混合安装方式对大跨越导线的振动影响。试验结果表明：（1）相同激励下,安装防振锤的导线振动幅值要小于未安装防振锤的裸导线,但随着导线张力的增大,防振锤的防振频段收窄,防振效果降低;（2）FR4型防振锤对15-25Hz激励频段的防振效果较好,其大小锤头朝向对导线振动影响较大,锤头朝向不同,防振锤的防振效果不尽相同;（3）采用混合式安装防振锤的防振效果优于同型号的安装方式。