[发明专利]一种输电线路运动预警方法

摘要

通过由MEMS加速度计和MEMS陀螺仪构建的导线运动MEMS惯性测量系统，测量出导线运动的加速度和角速度，进行数据预处理，采用加速度的平方和表示导线平动的程度，角速度的平方和表示转动的程度，对测量数据分段建立ARMA模型，进行FFT变换，获得输电导线运动的程频分布，得到主要的运动程度和频率，为了综合考虑平动和转动同时对导线的影响，构造等效综合运动力和运动效应，实际测量的综合运动力和持续效应只要有一个值超过时，输电线路就存在着风险。实际预测中不能等到到这个值时，利用持续的风引起的测量值是周期的变化，通过处理器计算出这个时间，而增加的导线运动幅度变化，可利用综合运动力的变化来表示，进而估计预测风险情况，提供预警信息。

主权项

一种输电线路运动预警方法，其特征在于预警流程包括：(1)对MEMS惯性测量系统采集的加速度和角速度数据进行预处理：首先对采集的加速度采用五点三次平滑滤波，角速度采用最小二乘法消除趋势项，然后进行温度补偿处理，最后去除加速度和角速度的常值偏差；(2)采用加速度的平方和表示导线的平动程度，角速度的平方和表示导线的转动程度；(3)分别每采集L个(ax,ay,az)和L个(ωx,ωy,ωz)数据为一组，采集的数据长度根据一个地区的导线运动周期大概确定，如果不知道具体的运动周期可适当大一些；为消除偶然误差，每滑动m个数取一次平均；建立ARMA滑动自回归模型的一维时间序列Ah(a1,a2,...aN)和Ωr(ω1,ω2,...ωN)，其中N＝L/m，a1,a2,...aN和ω1,ω2,...ωN分别为一维时间序列的项；然后对第i段序列Ahi(ai1,ai2,...aiN)和Ωri(ωi1,ωi2,...ωiN)进行FFT变换，获得输电导线运动的程度‑频率分布；(4)从程度‑频率分布中找出主要的平动程度Ah{Ah1,Ah2,…Ahλ}及其频率fh{fh1,fh2,…fhλ}和主要的转动程度Ωr{Ωr1,Ωr2,…Ωrλ}及其频率fr{fr1,fr2,…frλ}；(5)为综合考虑平动和转动对导线的影响，构造等效综合运动力F＝Ah·fh+Ωr·fr，其中Ah为平动程度，Ωr为转动程度，fh为平动频率，fr为转动频率，·为点乘，为反应导线运动的持续作用，构造运动效应S＝(Ah·fh+Ωr·fr)T，T为该运动下的持续时间；(6)任何实际的输电线路都有一个可承受的综合运动力F和持续效应S，设导线运动的最大承受Fmax和最大疲劳度Smax，实际测量的综合运动力F和持续效应S只要有一个值超过时，输电线路就存在着危险；(7)在实际预警中不能等到F和S其中的一个值达到Fmax和Smax的其中的一个值时，才知道输电导线有危险，需要计算出持续风持续的时间和预测估计增加的导线运动变化程度；(8)由于持续的风引起的导线运动近似于周期运动，那么的测量值也是周期的变化，通过处理器计算出这个周期，然后再根据运动的周期数来计算出持续运动的时间T，进而求出该次疲劳度St，加上以前导线运动导致的疲劳度Sb，判断是否达到疲劳极限——最大疲劳度Smax；(9)对于预测估计增加的导线运动变化程度，利用等效综合运动力F的变化来表示，即dF/dt，当dF/dt为正值并且很大时，导线将会有危险；如果是负数，说明运动程度在减小；如果为0，说明是持续在运动，通过处理器计算出持续的时间，然后求出损失的疲劳度；(10)如果输电导线经过一段时间的运动磨损或疲劳，当增加的导线运动程度没有达到Fmax就会导致输电线路损毁或损坏了，这要考虑实际输电导线的已疲劳的情况。