[发明专利]一种输电线路运动预警方法

说明书

通过由MEMS加速度计和MEMS陀螺仪构建的导线运动MEMS惯性测量系统，测量出导线运动的加速度和角速度，进行数据预处理，采用加速度的平方和表示导线平动的程度，角速度的平方和表示转动的程度，对测量数据分段建立ARMA模型，进行FFT变换，获得输电导线运动的程频分布，得到主要的运动程度和频率，为了综合考虑平动和转动同时对导线的影响，构造等效综合运动力和运动效应，实际测量的综合运动力和持续效应只要有一个值超过时，输电线路就存在着风险。实际预测中不能等到到这个值时，利用持续的风引起的测量值是周期的变化，通过处理器计算出这个时间，而增加的导线运动幅度变化，可利用综合运动力的变化来表示，进而估计预测风险情况，提供预警信息。

技术领域

本发明属于电网线路运动技术安全领域，具体涉及一种输电线路运动预警方法。

背景技术

输电线路在不同气候条件的影响下，特别是特高压输电线路，会出现不同的运动幅度和频率，主要为高频微幅的微风振动、中频中幅的次档距振荡和低频大振幅的舞动，总的来说输电线路运动包括水平、垂直和扭动等三自由度运动，水平和垂直运动可统称为平动，但当幅值和频率达到一定程度时，使输电线路弧垂度增大、轴向应力增加，疲劳极限降低，极易造成输电线路断股；同时会使绝缘子串、横担及杆塔荷载变大，造成绝缘子摆动、横担变形、杆塔倾斜等严重灾害，对电网安全稳定运行构成极大威胁，也会直接对国民经济造成损失。

目前对电网运动监测主要采用视频传感器、绕线传感器、GPS或差分GPS、光栅传感器(光幕传感器)、惯性传感器等。有一些已公开的发明专利，着重通过加速度计多点监测，以定量的监测架空输电线路运动轨迹，或通过采集输电线路各监测点处的加速度值，拟合出输电线路每一时刻的运动轨迹，这种方法理论上是可行的，但是要想采用惯性测量系统来实现输电线路的定位，进而计算出轨迹运动姿态和位置，需要导航级惯性导航系统，因为体积和成本都会很大，另外这些方法还需惯性测量系统的初始值，但也很难获得，随着时间的推移，这个值会变化。一些论文中提出用加速度值进行预测电网运动，这就忽视了输电线路的转动和频率，所以只有结合平动和转动，即通过加速度和角速度综合来判断电网运动是否安全，基于此本发明专利提出一种兼顾平动和转动的综合输电线路运动预警方法。

发明内容

本发明的目的在于通过由MEMS加速度计和MEMS陀螺仪构建的MEMS惯性测量系统测量出输电线路运动的幅度和频率，输电线路运动包括平动和转动，即加速度和角速度，进而根据输电线路运动的幅度和频率预测输电线路是否安全。

输电线路运动测量系统主要包括：输电线路运动MEMS惯性测量系统、无线传输、监控中心和供电四部分。

(1)输电线路运动MEMS惯性测量系统：①输电线路运动测量节点选用MEMS加速度计和MEMS陀螺仪，进行构建MIMU惯性测量节点，安装在距离杆塔较近输电线路上，在信号传输线、惯性测量节点和安装处的输电线路包上一层屏蔽网，同时把信号线和电源线分开以防电磁干扰；②杆塔处理器安装在杆塔上中间位置处，以减小电磁干扰，选择处理速度较高的处理器，带有一定容量的存储器，记录输电线路运动数据，并能够对运动数据进行比较和分析。

(2)无线数据传输：采用Zigbee无线通信。

(3)监控中心：监控主机处理并显示输电线路运动数据，对采集的输电线路运动幅值和频率进行计算和分析；同时，当输电线路运动异常时能够报警。

(4)供电：采用互感器、太阳能光伏电池或风力发电及备用储能电池构成，在输电网络有电时采用互感器经过整流和变压后直接供电，当电网无电时采用太阳能或风力发电及备用电池供电。

上述惯性测量系统、杆塔处理器和Zigbee无线传输部分均需加固防震、隔热、防磁干扰处理。