[发明专利]一种输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置，其特征在于，包括依次连接的前端监测装置、4G通信模块和监控中心；前端监测装置包括依次连接的压电式加速度传感器，调理电路和Xbeepro s2c模块，风速风向传感器与Xbeepro s2c模块连接，Xbeepro s2c模块与4G通信模块连接。系监控中心计算得到的铁塔杆件固有频率矩阵，并与模态分析得到未发生螺栓松动的固有频率矩阵对比，实现对输电导铁塔螺栓松动的判断。本发明还公开了输电铁塔螺栓松动的在线监测方法，该方法解决了传统人工巡线的缺陷，实现了对输电线路螺栓松动的在线监测，降低了铁塔运行的安全隐患。

技术领域

本发明属于输电线路在线状态监测与故障诊断领域，涉及一种输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置，本发明还涉及利用该监测装置进行的监测方法。

背景技术

目前输电铁塔除了少部分重要场合使用钢管塔外,大部分还是以现场组装铁塔为主的,螺纹连接是输电铁塔组装广泛采用的一种方式。动载荷(如输电线路长期的微风振动、风载荷等)或者温差较大的场合下,螺栓连接容易发生松动,松动之后连接强度消失,使铁塔处于高危状态。在外界大风，或覆冰覆雪的工况下极易发生倒塔事故。据统计，在发生输电铁塔倒落事故的现场经常可以看到脱落的螺栓螺母,倒塔事故分析报告也表明了螺栓连接失效是倒塔事故的主要原因。

铁塔螺栓松动属于典型的“隐形故障”，往往不能被及时发现，当发现铁塔螺栓松动时输电线路已处于危险状态。目前对于铁塔螺栓松动并没有一套完整的在线监测装置，还得依靠传统的人工巡检的方式。但由于铁塔的结构复杂，人工巡检很难彻查，这就为铁塔的安全性能埋下隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置，实现了输电线路铁塔螺栓松动在线监测，为输电线路安全运行提供保障。

本发明的技术方案是，一种输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置，包括依次连接的前端监测装置、4G通信模块和监控中心；前端监测装置包括依次连接的压电式加速度传感器，调理电路和Xbeepro s2c模块，风速风向传感器与Xbeepro s2c模块连接，Xbeepros2c模块与4G通信模块连接。

本发明的另一目的在于提供一种利用输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置进行监测的方法，能够通过实时的采集铁塔关键部位的振动信号提取出铁塔杆件的模态参数，作为判断铁塔螺栓变化情况的重要依据。

本发明采用的技术方案是，一种利用输电线路铁塔螺栓松动在线监测装置进行监测的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，对结构完好的铁塔进行模态分析；

步骤2，安装监测装置，实时测量风速、风向以及关键杆件的振动加速度值；

步骤3，采用特征系统实现算法对铁塔进行实时模态分析，得到固有频率矩阵

步骤4，将步骤3中计算得到的固有频率矩阵与步骤1中正常状态时的铁塔杆件的固有频率矩阵中的元素比较，判断铁塔螺栓松动的状态。

本发明的特点还在于，

步骤1具体为：

步骤1.1，首先对对现场待安装的铁塔进行详细的状态评估，确认铁塔结构完好无损；

步骤1.2，测量在自然激励下，铁塔振动的加速度谱，同时测量风速风向，得到风力功率谱；

步骤1.3，利用步骤1.2中采集的数据，采用有限元仿真的方法对铁塔进行模态分析，得到未有螺栓松动铁塔杆件的固有频率矩阵即状态正常时的铁塔杆件的固有频率矩阵

步骤3具体为，

步骤3.1、将加速度信号进行数字滤波和放大并经AD转换处理；

步骤3.2、利用步骤3.1中处理后的信号，构造Hankel矩阵，并求解状态矩阵，