[发明专利]输电线路铁塔破坏机理在线监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于输电线路在线监测设备技术领域，具体涉及一种输电线路铁塔破坏机理在线监测系统，本发明还涉及输电线路铁塔破坏机理在线监测系统的监测方法。

背景技术

在输电线路的长期运行中，输电线路铁塔承受输电导线覆冰载荷、塔基松动、输电导线舞动这些外界环境的作用，不但对输电线路的安全运行有巨大的影响，而且输电线路铁塔因外界载荷的作用导致其承受不平衡张力，当达到一定程度时就会造成输电线路铁塔的破坏及导线、地线的断裂，给社会和人们的生活带来极大的经济损失。

随着输电线路对电压等级的要求越来越高，对输电线路铁塔的高度设计及大跨越档距也有一定的严格要求，这样造成了输电线路铁塔破坏事故发生也越来越频繁，一旦大范围的输电线路受到了破坏，就会导致电网无法安全运行，因此迫切需要一种能够监测输电线路铁塔破坏机理的监测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路铁塔破坏机理在线监测系统，能够对输电线路铁塔破坏现象进行准确的分析。

本发明的另一目的在于提供输电线路铁塔破坏机理在线监测系统的监测方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，输电线路铁塔破坏机理在线监测系统，包括有线路监测运行工况模块，线路监测运行工况模块分别与光纤应力传感器、ANSYS仿真软件模块连接；光纤应力传感器通过485通信线与A/D转换器连接，A/D转换器通过串行口与微处理器连接，微处理器通过串口与3G单元连接，3G单元与监控中心连接；监控中心与ANSYS仿真软件模块连接。

本发明第一种技术方案的特点还在于：

线路监测运行工况模块内集成有覆冰工况模型、塔基松动工况模型、导线舞动工况模型。

ANSYS仿真软件模块内集成有ANSYS仿真软件软件。

微处理器采用的是MSP430单片机。

3G单元采用的是TD-SCDMA。

本发明所采用的第二种技术方案是，输电线路铁塔破坏机理在线监测系统的监测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将光纤应力传感器安装于输电线路铁塔上承受应力最大的构件部位，利用线路监测运行工况模块内的导线舞动工况模型、塔基松动工况模型及覆冰工况模型与光纤应力传感器配合进行输电线路铁塔三种工况下的应力在线监测，得到应力模拟信号；

步骤2、光纤应力传感器通过485通信线将经步骤1得到的应力模拟信号输送至A/D转换器，A/D转换器将应力模拟信号转换为应力数字信号后输送至微处理器；

步骤3、微处理器将经步骤2得到的应力数字信号转换成实际应力监测数据，并通过控制3G单元向监控中心发送实际应力监测数据；

步骤4、将线路监测运行工况模块内的导线舞动工况模型、塔基松动工况模型及覆冰工况模型分别编制生成ANSYS命令流语言，导入ANSYS仿真软件模块中，由ANSYS仿真软件进行三种工况下输电线路铁塔应力变化曲线绘制，最后输出导线舞动工况模型、塔基松动工况模型及覆冰工况模型各自对应的输电线路铁塔应力变化规律曲线；

步骤5、将经步骤3得到的实际应力监测数据与经步骤4得到的导线舞动工况模型、塔基松动工况模型及覆冰工况模型下各自对应的输电线路铁塔应力变化规律曲线进行对比，一旦输电线路铁塔发生破坏，通过输电线路铁塔应力变化曲线来判断是何种工况引起的铁塔破坏，具体按照以下方式判断：

若光纤应力传感器监测得到的实际应力监测数据大小在38MPa～175MPa之间，且在24小时范围内输电线路铁塔应力曲线随覆冰厚度变化速度缓慢或者不发生变化时，属于不同覆冰载荷工况引起的破坏；

若光纤应力传感器监测得到的实际应力监测数据大小在80MPa～360MPa之间，且计算出的结果与输电线路铁塔采用的角钢型号构件的屈服强度345MPa接近，属于塔基松动工况下引起的破坏；

若光纤应力传感器监测得到的实际应力监测数据大小在25MPa～175MPa之间，且在24小时范围内输电线路铁塔应力曲线变化速度非常明显，属于导线舞动工况引起的破坏。

本发明的有益效果在于：

1.本发明输电线路铁塔破坏机理在线监测系统中建立的覆冰工况模型、塔基松动工况模型及导线舞动工况模型与实际工程结构模型十分接近；

2.本发明输电线路铁塔破坏机理在线监测系统是利用光纤应力传感器在线监测与ANSYS仿真软件综合分析得出铁塔应力变化规律；然后，再通过光纤应力传感器监测得到的应力来判断是何种工况引起的铁塔破坏，从而形成了一个闭环分析系统，得到的监测结果准确。