本發(fā)明涉及輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

我國沿海為臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，沿海城市頻繁遭受臺風(fēng)影響，近年來因臺風(fēng)造成的輸電線路倒桿事故頻發(fā)，其中以66kV以下輸電線路中的水泥桿倒桿數(shù)量最大。臺風(fēng)來臨時斷桿倒桿導(dǎo)致大面積電力中斷，給災(zāi)后搶修增加了難度，且造成了巨大財(cái)產(chǎn)損失和社會影響。因此，研究如何提高66kV以下輸電線路中的水泥桿抗臺風(fēng)能力，減少倒桿事故的發(fā)生，對保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)及其應(yīng)用，具體技術(shù)方案如下：

一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)包括加速度傳感器、應(yīng)變傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、采集系統(tǒng)、供電系統(tǒng)；所述加速度傳感器布置于輸電桿塔頂部；所述應(yīng)變傳感器布置于輸電桿塔底部；所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器布置于輸電桿塔頂部；所述采集系統(tǒng)、供電系統(tǒng)布置于輸電桿塔上；所述加速度傳感器、應(yīng)變傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器分別與采集系統(tǒng)連接并由供電系統(tǒng)供電。

進(jìn)一步，所述加速度傳感器為雙向加速度傳感器。

進(jìn)一步，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器為三維風(fēng)速風(fēng)向傳感器；量程為60m/s以上。

進(jìn)一步，所述采集系統(tǒng)利用無線傳輸至遠(yuǎn)程客戶端。

進(jìn)一步，所述供電系統(tǒng)為太陽能供電系統(tǒng)。

一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用包括以下步驟：

（1）建立輸電桿塔的有限元模型，進(jìn)行風(fēng)荷載作用下的動力響應(yīng)分析，得出輸電桿塔振動加速度及動應(yīng)變最大的位置，同時分析出輸電桿塔的低階振動頻率；

（2）將加速度傳感器布置于輸電桿塔頂部；

（3）將應(yīng)變傳感器布置于輸電桿塔底部；

（4）將風(fēng)速風(fēng)向傳感器布置于桿塔頂部；

（5）將加速度傳感器、應(yīng)變傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器與采集系統(tǒng)連接，采集系統(tǒng)由供電系統(tǒng)供電。

進(jìn)一步，所述步驟（2）還包括在加速度傳感器安裝處加裝屏蔽保護(hù)罩。

進(jìn)一步，所述步驟（3）應(yīng)變傳感器布置于輸電桿塔底部截面并環(huán)向等間距布置若干個；布置方向?yàn)檠剌旊姉U塔表面的豎向。

進(jìn)一步，所述步驟（5）將加速度傳感器、應(yīng)變傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器與采集系統(tǒng)利用屏蔽線纜連接；所述屏蔽線纜利用PVC管進(jìn)行保護(hù)；所述PVC管沿輸電桿塔塔身進(jìn)行固定，所述屏蔽線纜從PVC管中穿行布設(shè)。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝方便、精度較高，結(jié)合傳感技術(shù)及無線通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測。

根據(jù)風(fēng)荷載作用下輸電桿塔的動力分析結(jié)果，進(jìn)行加速度傳感器、應(yīng)變傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器的布置，可以實(shí)現(xiàn)輸電桿塔振動加速度、輸電桿塔塔身動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變、風(fēng)荷載的三維風(fēng)速風(fēng)向的綜合監(jiān)測，能夠自動、實(shí)時采集測量數(shù)據(jù)并進(jìn)行無線遠(yuǎn)程傳輸和控制。該系統(tǒng)利用太陽能進(jìn)行供電，并內(nèi)置遠(yuǎn)程啟動模塊，適用于野外輸電桿塔分布式監(jiān)測。

在輸電桿塔抗風(fēng)減災(zāi)過程當(dāng)中，獲取實(shí)際輸電桿塔結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的真實(shí)動力響應(yīng)，對于正確進(jìn)行抗風(fēng)減災(zāi)的設(shè)備和方法的研究具有重要的意義和基礎(chǔ)價值，是進(jìn)行研究開發(fā)和結(jié)果驗(yàn)證的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和直接手段。同時，對于輸電桿塔的實(shí)時監(jiān)測，可以了解輸電桿塔結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力狀態(tài)，對評估輸電桿塔的安全可靠性以及評價現(xiàn)行輸電線路抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法的適用性同樣具有重要的價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架示意圖；

圖2是本發(fā)明一種風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖：

圖中：1、輸電桿塔，2、雙向加速度傳感器，3、三維風(fēng)速風(fēng)向傳感器，4、應(yīng)變傳感器，5、采集系統(tǒng)，6、PVC管，7、屏蔽線纜，8、太陽能供電系統(tǒng)；

圖3是本發(fā)明輸電桿塔的最大振動變形形態(tài)圖；

圖4是本發(fā)明輸電桿塔加速度和內(nèi)力對比圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

針對輸電線路對其布置風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)，首先建立輸電桿塔1的有限元模型，進(jìn)行風(fēng)荷載作用下的動力響應(yīng)分析，得出輸電桿塔1振動加速度及動應(yīng)變最大的位置，同時分析出輸電桿塔1的低階振動頻率；分析結(jié)果表明，輸電桿塔1的最大振動變形形態(tài)如圖3，加速度和內(nèi)力對比圖如圖4，可以看出，輸電桿塔1頂部的振動位移及加速度最大，輸電桿塔1底部受到的彎矩最大，即相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變最大。在本實(shí)施例中在輸電桿塔1頂部安裝量程為±50m/s（5g）的雙向加速度傳感器2，同時在輸電桿塔1頂部布置1個量程為60m/s以上的三維風(fēng)速風(fēng)向傳感器3，在輸電桿塔1底部截面環(huán)向等間距布置8個量程為±3000的應(yīng)變傳感器4；在靠近輸電桿塔1中下部位置固定采集系統(tǒng)5和太陽能供電系統(tǒng)8；在輸電桿塔塔身布置PVC管6，從PVC管6中穿入屏蔽線纜7并將雙向加速度傳感器2、三維風(fēng)速風(fēng)向傳感器3、應(yīng)變傳感器4分別與采集系統(tǒng)5連接；太陽能供電系統(tǒng)的太陽能板對準(zhǔn)中午1點(diǎn)鐘的太陽方向，由此則建立了風(fēng)荷載作用下輸電桿塔動力響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)，采集系統(tǒng)可以通過移動4G網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程客戶端連接以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行控制。

本發(fā)明不局限于以上所述的具體實(shí)施方式，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。