[发明专利]一种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光幕传感器设计方法，尤其涉及一种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法。

背景技术

目前,在对输电线路舞动轨迹进行测量时，通常会应用光幕传感器进行输电线路舞动轨迹信号的采集。在输电线路舞动过程中，输电线路会遮挡住在光幕传感器内纵向和横向设置的光电开关发射器所发射出的光束，造成光幕传感器接收器所接受到的光强发生变化，从而使光幕传感器输出位置信号，获得输电线路的具体位置信息。

在实际应用中，由于输电线路的舞动范围较大，需要布置大量的光电开关，尽管理论上可以通过增加光电开关的数量、采集通道的数量来满足实际应用需求，但是考虑到经济性、系统的复杂程度等因素，亟需根据线路舞动轨迹特征对光电开关的布置数量和位置进行优化，以尽可能少的光电开关和采集通道满足系统的测量需求。

同时，由于在测量线路舞动轨迹时需要获得输电线路的二维舞动轨迹，因此光幕传感器内部光电开关需要在纵向和横向都进行布置，当输电线路出现在某一位置时，光幕传感器内部横向和纵向设置的光电开关同时输出信号即可获得输电线路的当前位置。在通常情况下，为了加工与制造方便，光幕传感器内部设置的光电开关的发射器都均匀分布在光幕传感器壳体内，但是针对于输电线路舞动时波峰波谷位置速度小，波腹位置速度快的实际情况，当光幕传感器壳体内设置的光电开关数量较少并均匀分布时，光幕传感器在舞动波峰波谷时会遗失很多位置信息，进而会极大地影响测量精度。因此，同样需要对光幕传感器内部光电开关的分布进行优化设计，以提高测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法，能够对光幕传感器壳体内的光电开关分布进行优化设计，准确采集输电线路舞动波峰波谷时的位置信息，极大地提高了测量精度，同时降低设备成本和系统复杂程度。

本发明采用下述技术方案：

一种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法，包括以下步骤：

A：根据输电线路实际运行情况，对发生线路舞动时输电线路的最大纵向速度进行估算；

B：计算出最大纵向速度的n个速度点，分别为最大纵向速度的和1倍；分别记作V₁、V₂、……、V_i、……、V_n，n为自然数；

C：根据纵向速度计算公式V_y＝Aωcos(ωt)的逆函数，分别求出n个不同速度点V_i所对应的ωt_i值，分别记作ωt₁、ωt₂、……、ωt_i、……、ωt_n，其中，V_y表示纵向速度，A表示输电线路舞动时的纵向振幅，ω为舞动频率特征参数，t_i为时间；

D：利用所得到的不同速度点V_i所对应的ωt_i值，根据公式y＝Asin(ωt)，分别求出n个不同速度点V_i所对应的输电线路舞动轨迹纵向坐标y_i，分别记作y₁、y₂、……、y_i、……y_n；

E：对求出的n个不同速度点V_i所对应的输电线路舞动轨迹纵向坐标y_i简化Y_i，得到光幕传感器内n个光电开关的纵向设置位置Y₁、Y₂、……、Y_i、……Y_n，简化规则为向下取整且精确到厘米；

F：确定光幕传感器内纵向设置的2n-1个光电开关的位置分别为±Y₁、±Y₂、……、±Y_i、……±Y_n。

所述的光幕传感器内横向设置的多个光电开关均匀设置，且横向设置的相邻两个光电开关之间的距离不大于8厘米。

横向设置的相邻两个光电开关之间的距离为8厘米。

所述的步骤A中，发生线路舞动时输电线路的最大纵向速度估算公式为V_ymax＝Aω，其中A表示输电线路舞动时的纵向振幅，ω为舞动频率特征参数。