專利名稱：一種具有自適用調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種具有自適用調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，由于近年來(lái)極端氣候的頻頻出現(xiàn)，風(fēng)災(zāi)冰災(zāi)等惡劣天氣所造成的輸電線路災(zāi)害近年來(lái)在世界范圍內(nèi)都呈現(xiàn)了遞增的趨勢(shì)。
輸電線路的舞動(dòng)是一種非線性風(fēng)致振動(dòng)，是指風(fēng)對(duì)覆冰后形成的非圓截面導(dǎo)線產(chǎn)生的空氣動(dòng)力所引起的一種低頻(約為0. IHf 3Hz)、大振幅(約為導(dǎo)線直徑的5倍飛00 倍)的導(dǎo)線自激振動(dòng)。導(dǎo)線舞動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，可能引起相間閃絡(luò)、跳閘停電、線夾等金具損壞、導(dǎo)線斷股斷線甚至使桿塔倒塌，是輸電線路的重大災(zāi)害之一。因此，有效的防舞裝置具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
自上世紀(jì)開始，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理、舞動(dòng)治理與防舞措施進(jìn)行了大量研究。目前，應(yīng)用較廣泛的防舞裝置有失諧擺、壓重防舞裝置、擾流器(也稱氣流干擾線或防舞鞭)，相間間隔棒和各種阻尼防舞裝置，這些防舞措施在某些線路上取了很好的防舞效果，并在特定的自然條件下，獲得了一些行之有效的經(jīng)驗(yàn)。但是，線路結(jié)構(gòu)參數(shù)及氣候條件千變?nèi)f化，使得局部的經(jīng)驗(yàn)無(wú)法直接應(yīng)用到不同地區(qū)的實(shí)際線路上，難以直接進(jìn)行防舞措施的推廣。中國(guó)發(fā)明專利“一種架空輸電線路主動(dòng)防舞方法和防舞裝置”(專利號(hào)CN 101859993)提出了在輸電導(dǎo)線上安裝內(nèi)置加速度傳感器和防舞機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)重錘重心的上升和下降來(lái)抵消導(dǎo)線舞能量。具體地，當(dāng)向上加速度由正變?yōu)樨?fù)的時(shí)刻，說(shuō)明導(dǎo)線舞動(dòng)到了最高點(diǎn)，此刻重錘的重心應(yīng)降低到最低點(diǎn)，否則進(jìn)行相反的動(dòng)作。該專利的局限性是僅從靜力平衡的角度來(lái)控制舞動(dòng)，沒有考慮舞動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種具有自適應(yīng)調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置，可抵消輸電線路的舞動(dòng)能量，抑制輸電線路舞動(dòng)的振幅。
解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是包括固定線夾、振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器、防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)取電裝置，所述的固定線夾將控制器和防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在輸電線路上，所述的感應(yīng)取電裝置安裝在導(dǎo)線上為振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器和防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電源，所述的控制器與防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和掛在輸電線路上的振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器通過(guò)信號(hào)線連接。
所述的防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一外殼，其內(nèi)的與所述的控制器有信號(hào)線連接的電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺母作為活動(dòng)質(zhì)量塊沿兩豎向的導(dǎo)桿上上下移動(dòng)。
所述的控制器包括依次連接的信號(hào)頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊和電動(dòng)機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊，所述信號(hào)頻譜分析模塊通過(guò)對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器的時(shí)頻信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到輸電線路的舞動(dòng)頻率；所述的防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊，根據(jù)輸電線路的舞動(dòng)頻率，分析計(jì)算得到防舞裝置的理想擺長(zhǎng)，將控制信號(hào)傳遞給電動(dòng)機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角。
信號(hào)頻譜分析模塊的工作原理為根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)到的測(cè)點(diǎn)振動(dòng)-時(shí)間歷程信號(hào)，采用固化在控制器中的快速傅立葉變換算法，得到輸電線路舞動(dòng)的頻率及相應(yīng)的振幅。
防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊的工作原理為根據(jù)上述信號(hào)頻譜分析模塊所得到的輸電線路舞動(dòng)頻率、防舞器活動(dòng)質(zhì)量塊與絲杠、螺母的質(zhì)量分配，計(jì)算防舞器的所需擺長(zhǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)防舞裝置的擺長(zhǎng)來(lái)改變其固有頻率，以跟隨輸電線路的實(shí)際舞動(dòng)頻率，提高舞動(dòng)抑制效果。這一點(diǎn)是本發(fā)明的技術(shù)思路，也是與其他發(fā)明的最大區(qū)別。
防舞裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理為控制器控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得帶螺紋活動(dòng)質(zhì)量塊沿著導(dǎo)桿上下移動(dòng)，通過(guò)改變整個(gè)裝置的重心來(lái)完成防舞裝置的固有頻率調(diào)節(jié)。
控制器內(nèi)部設(shè)有CPU與振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的通信接口，接口包括數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。
有益效果本發(fā)明通過(guò)在輸電導(dǎo)線上安裝振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器和防舞執(zhí)行機(jī)構(gòu)，振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器對(duì)輸電線舞動(dòng)過(guò)程振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至控制器；控制器根據(jù)接收到的導(dǎo)線舞動(dòng)-時(shí)間歷程信號(hào)，經(jīng)頻譜分析得到舞動(dòng)頻率，再通過(guò)所控制器中的頻率跟隨數(shù)學(xué)模型，輸出防舞器的擺長(zhǎng)控制信號(hào)，調(diào)節(jié)防舞裝置的舞動(dòng)跟隨頻率，實(shí)現(xiàn)防舞裝置的自適應(yīng)調(diào)頻，進(jìn)而更好地吸收輸電導(dǎo)線的舞動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)更有效的抑制輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的目的。
感應(yīng)取電裝置給整個(gè)防舞裝置供電，通過(guò)電磁感應(yīng)原理從導(dǎo)線上提取能量，避免了太陽(yáng)能電池板等其他供能裝置的安裝，既節(jié)約了成本，又優(yōu)化了結(jié)構(gòu)。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)組成示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例的結(jié)構(gòu)組成和安裝示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例的執(zhí)行機(jī)構(gòu)剖視示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本發(fā)明的可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，包括固定線夾2、振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器3、控制器4、防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)5和感應(yīng)取電裝置6，固定線夾2將控制器 4和防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)5固定在輸電線路I上，感應(yīng)取電裝置6設(shè)在輸電線路上感應(yīng)電能為振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器和防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電，控制器4與防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)5和安裝在線路上的振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器3分別有信號(hào)線連接。
防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括外殼12，其內(nèi)的與控制器4有控制線連接的電動(dòng)機(jī)7通過(guò)聯(lián)軸節(jié)8帶轉(zhuǎn)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的絲杠9，螺母10作為活動(dòng)質(zhì)量塊沿兩豎向?qū)U11上下移動(dòng)。
控制器內(nèi)有固化的算法軟件，包括信號(hào)頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊、電動(dòng)機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)頻譜分析模塊的根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)到的測(cè)點(diǎn)振動(dòng)-時(shí)間歷程信號(hào)，采用固化在控制器中的快速傅立葉變換算法，得到輸電線路舞動(dòng)的頻率及相應(yīng)的振幅。防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊根據(jù)上述信號(hào)頻譜分析模塊所得到的輸電線路舞動(dòng)頻率、防舞器活動(dòng)質(zhì)量塊與絲杠、螺母的質(zhì)量分配，計(jì)算防舞器的所需擺長(zhǎng)，通過(guò)改變擺長(zhǎng)L來(lái)跟隨輸電線路的舞動(dòng)頻率。
控制器控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得帶螺紋活動(dòng)質(zhì)量塊沿著導(dǎo)桿上下移動(dòng)，通過(guò)改變整個(gè)裝置的重心來(lái)完成防舞裝置的固有頻率的調(diào)節(jié)，以跟隨線路舞動(dòng)的頻率，更有效地吸收輸電線路舞動(dòng)能量。
防舞裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得帶螺紋活動(dòng)質(zhì)量塊沿著導(dǎo)桿上下移動(dòng)，通過(guò)改變整個(gè)裝置的重心來(lái)完成防舞裝置的固有頻率調(diào)節(jié)。
控制器內(nèi)部設(shè)有CPU與振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的通信接口，接口包括數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。
自適應(yīng)調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置的具體工作過(guò)程有以下三個(gè)步驟步驟I :通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)輸電線路的舞動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)，將信號(hào)反饋給控制器。
對(duì)于大跨越輸電塔線，導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)不同位置對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線舞動(dòng)頻率可能不相同，因此在整檔輸電導(dǎo)線上可以間隔布置多個(gè)自適應(yīng)調(diào)頻功能的輸電線路防舞裝置，可以更有效地監(jiān)測(cè)舞動(dòng)頻率和振型，達(dá)到舞抑制舞動(dòng)的效果。
以一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例，考慮舞動(dòng)的頻率一般為0. IHz 3Hz，取采用頻率為50Hz，每次采1024個(gè)時(shí)間序列點(diǎn)，即
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是包括固定線夾、振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器、防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)取電裝置，所述的固定線夾將控制器和防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在輸電線路上，所述的感應(yīng)取電裝置安裝在導(dǎo)線上為振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器和防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電源，所述的控制器與防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和掛在輸電線路上的振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器通過(guò)信號(hào)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是所述的防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一外殼，其內(nèi)的與所述的控制器有信號(hào)線連接的電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺母作為活動(dòng)質(zhì)量塊沿兩豎向的導(dǎo)桿上上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，其特征是所述的控制器包括依次連接的信號(hào)頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊和電動(dòng)機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊，所述信號(hào)頻譜分析模塊通過(guò)對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器的時(shí)頻信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到輸電線路的舞動(dòng)頻率；所述的防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊，根據(jù)輸電線路的舞動(dòng)頻率，分析計(jì)算得到防舞裝置的理想擺長(zhǎng)，將控制信號(hào)傳遞給電動(dòng)機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可調(diào)頻具有自適應(yīng)功能的輸電線路防舞裝置，該調(diào)頻自適應(yīng)防舞裝置由固定線夾、振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器、控制器、防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，控制器由信號(hào)頻譜分析模塊、防舞裝置自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)模塊、電動(dòng)機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊組成，通過(guò)對(duì)線路舞動(dòng)信號(hào)的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析、由頻率跟隨控制模型輸出防舞器的理想擺長(zhǎng)；防舞動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、螺母、活動(dòng)質(zhì)量塊組成，通過(guò)絲杠螺母機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)活動(dòng)質(zhì)量塊與固定線夾間的距離，即調(diào)節(jié)擺長(zhǎng)來(lái)調(diào)整自身固有頻率，以達(dá)到更有效地吸收舞動(dòng)能量的目的。該自適應(yīng)型防舞裝置防舞性能好，具有參數(shù)可調(diào)、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，且經(jīng)濟(jì)性能良好，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02G7/14GK102545124SQ201210003460
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者宋云超, 王偉, 肖曉暉, 鐘萬(wàn)里 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)