輸電鐵塔振動在線監測系統的研究與應用

惠小東

摘 要 針對近期系統內頻發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、通信技術及物聯網技術的輸電線路鐵塔振動監測系統，通過對輸電線路鐵塔振動進行可靠性測試與評估，實現自動振動數據記錄分析判別，在輸電鐵塔出現結構性能退化征兆時向運維單位發出報警信息，在極端天氣條件或外力破壞時記錄關鍵數據，為輸電鐵塔的設計及相關標準的制定提供可靠依據。

關鍵詞 鐵塔振動 在線監測 數據積累

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A

0前言

近年來突發地質和氣候災害越來越多，輸電線路倒桿斷線時有發生。目前輸電桿塔在設計階段主要只是考慮地震、強風、裹冰等因素，而線路投運后設備運維單位也缺乏鐵塔振動狀態參數的檢測手段和健全的評估方法，不能做到實時監測，也無法對振動引起的倒桿斷線事故事件進行預警，因此，本文提出了一種融合傳感技術、通信技術及物聯網技術的高原地區輸電線路鐵塔振動監測系統，通過對輸電線路鐵塔振動進行可靠性測試與評估，實現自動振動數據記錄分析判別，在輸電鐵塔出現結構性能退化征兆時向運維單位發出報警信息，在極端天氣條件或外力破壞時記錄關鍵數據，為輸電鐵塔的設計及相關標準的制定提供可靠依據。

1輸電鐵塔振動在線監測系統研究

1.1系統架構設計

輸電塔強度及振動在線監測系統，可進行環境參數（風速風向）、4個關鍵部位振動參數（速度、加速度、位移）、4個關鍵部位的應變應力的監測。系統可實現自動記錄任意時刻的環境參數及振動參數。通過因特網在遠程接收并可進行長期的振動趨勢分析、波形分析、頻率分析和模態分析等狀態監測，可為輸電塔的長期性能健康診斷提供依據，并能記錄在突發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。

1.2系統硬件組成

（1）測量傳感器：測量傳感器共10個，其中：風速儀1個、風向儀1個、振動速度計4個、應變應力計4個。

（2）監測參數：風速1個、風向1個、振動速度4個、加速度4個、位移4個、應變應力各4個。

（3）采集系統組成：8通道信號調理儀板卡、8通道信號采集器板卡、4個單通道應變采集模塊、工業級計算機、太陽能電池板、電源時間控制器、蓄電池、風速儀、無線網卡模塊。

所有儀器設備安裝在鐵塔第一級橫擔上，為了保證原結構材料特性不受影響，儀器線及傳感器均用專用夾具固定。

（4）工作站：采集及監示工作站2套（110kV 新旗塘線139號、220kV 大臨線086號各一套）。工業控制計算機安裝在輸電塔第一橫隔面離地面約5米處，振動傳感器信號經過8通道信號調理器調理后再由8通道高速數據采集卡實現振動信號采集，專用軟件名SDT_臨滄110kV。通過該軟件進行編輯、存貯、分析。風速、風向儀信號信號通過RS232/485轉換器輸入到工控機內，再由輸電塔專用軟件SdtZxjc進行存貯、分析。

（5）因特網遠程監視：通過專業的遠程接入軟件實現基于因特網瀏覽器方式下的遠程接入解決方案，提供了安全便捷的因特網遠程異地監視服務。可實現對輸電塔22個環境及狀態參數的遠程監視及歷史數據查詢分析，同時遠程監視功能也可用于異地判斷本系統運行是否正常。

2輸電鐵塔振動在線監測系統應用

110kV新旗塘線#139塔振動監測數據（振動及應變趨勢）見圖2。

3結論

根據連續三個多月的監測，輸電鐵塔振動在線監測信號無明顯突異變化，振動和應變偶有增大與當時風速有關，屬于正常狀態。

系統設運后有助于設備運維單位及時掌握鐵塔振動參數，在出現異常特征時系統通過移動網絡發出警告信息，為電力調度控制部門提供決策依據，指導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鍵數據，為事故事件分析、輸電鐵塔設計和相關標準的制定提供科學數據。

參考文獻

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