本技術(shù)涉及輸電線路桿塔振動的測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種確定桿塔振動模態(tài)的方法。

背景技術(shù)：

高壓輸電線路桿塔的振動是造成桿塔塔材老化損害的主要因素，關(guān)鍵部位金具的磨損或松動是造成線路故障的潛在原因。目前對該方面隱患的監(jiān)控手段主要為人工巡視線路并上塔檢查磨損和松動的情況，其工作量在線路常規(guī)運(yùn)維工作占據(jù)較大的比重。一些新的監(jiān)測手段如振動傳感器（位移、加速度等）安裝到桿塔上，則可遠(yuǎn)程監(jiān)測振動過程中桿塔特定部位的振動頻率和強(qiáng)度。

由于桿塔的振動受環(huán)境條件影響，不同時(shí)段所產(chǎn)生的振動模式各不相同，而每種振動模式下的危險(xiǎn)部位或者振動強(qiáng)點(diǎn)也不相同，因此監(jiān)控其實(shí)際發(fā)生的振動模式是首要問題。目前的點(diǎn)式測量技術(shù)雖然可以通過對比頻率或者增加布點(diǎn)的方法獲得部分模式信息，然而均不實(shí)用，前者受困于桿塔振動頻率的復(fù)雜性，頻譜上多個頻率同時(shí)出現(xiàn)且模態(tài)頻率接近時(shí)，難以確定模態(tài)，后者則需要較多臺振動傳感器共同工作，且只能測量到與傳感器安裝位置相關(guān)的特定維度的模式振動。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種輸電線路桿塔振動模態(tài)測量方法，解決測量桿塔實(shí)際振動模態(tài)的技術(shù)困難,克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明技術(shù)方案為：在桿塔上安裝分布式光纖傳感器，測量各時(shí)間段內(nèi)桿塔上各點(diǎn)的振動數(shù)據(jù)。將測量的振動空間分布按照矢量分解出各模態(tài)的振動強(qiáng)度。

其中的光纖傳感器分布式安裝在桿塔主材上，光纖外接振動傳感探測系統(tǒng)，對光纖進(jìn)行時(shí)空分辨的探測取得任意時(shí)間內(nèi)光纖各段對應(yīng)桿塔各位置的振幅。

其中的理論模態(tài)空間分布由數(shù)值模擬給出，并采取正交分解的方法將測量分布分解到理論模態(tài)上，獲得各模態(tài)的振動強(qiáng)度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明解決了對現(xiàn)場環(huán)境下桿塔實(shí)際振動模式的探測方法問題，為桿塔維護(hù)檢修和改造提供關(guān)鍵指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的整體示意圖；

圖2是探測安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為模態(tài)算法示意圖。

圖中：1、桿塔，2、光纖傳感器，3、振動探測主機(jī)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種桿塔振動模態(tài)測量的方法，其整體示意如圖1，包括桿塔上的光纖傳感器、探測主機(jī)、以及模態(tài)算法。傳感光纖通過某種方式固定到桿塔主材上，一端通過光纖跳線連接振動探測主機(jī)，測量數(shù)據(jù)進(jìn)入模態(tài)算法處理輸出各模態(tài)及其強(qiáng)度。

傳感光纖可為電力常規(guī)的通信光纖，型號可選為標(biāo)準(zhǔn)的g652。探測主機(jī)可選為相位敏感的光時(shí)域反射儀，在相位探測的設(shè)置下，其可實(shí)現(xiàn)頻率與振幅的測量。探測主機(jī)通過向光纖內(nèi)發(fā)射特定的光脈沖，并接收不同時(shí)刻從不同位置返回的散射光脈沖實(shí)現(xiàn)空間分布的測量。采用小于桿塔主塔材尺度的空間探測分辨率與脈沖寬度即可保證實(shí)現(xiàn)對桿塔主材各處的空間分辨式測量，常規(guī)設(shè)置如：空間分辨率1m，脈寬10ns。

傳感光纖固定到桿塔塔材上的方式優(yōu)選為利用通信光纜或者其光單元作為結(jié)構(gòu)載體，并通過金屬扣件剛接到塔材上，實(shí)現(xiàn)振動的有效傳遞。對于角鋼塔，固定到角鋼凹槽內(nèi)部，見圖2，如果是鋼管塔，則順鋼管內(nèi)部剛接，此兩種結(jié)構(gòu)均不影響到桿塔的受風(fēng)振動特征。由于桿塔振動主要影響桿塔的主材，傳感光纖可沿主材鋪設(shè)，輔材則可不進(jìn)行探測。光纖的一端從塔腳引出，接入振動探測主機(jī)，光單元中多芯光纖可相互進(jìn)行串接，一方面解決塔材分叉路徑的傳感，另一方面增強(qiáng)測量穩(wěn)定性并克服干涉衰落效應(yīng)。

模態(tài)算法包含兩部分必須步驟和一個可選輔助過程，即：理論模態(tài)的產(chǎn)生過程、測量振動分布的分解過程、以及模式頻率驗(yàn)證過程，見圖3。理論模態(tài)的產(chǎn)生可利用ansys工程軟件，輸入目標(biāo)桿塔的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立數(shù)值模型，計(jì)算產(chǎn)生本桿塔的系列振動模態(tài)沿桿塔主材坐標(biāo)的分布{vx}i。測量的振動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同樣的坐標(biāo)上，形成空間振幅分布{mx}，并以振動模態(tài)分布為基組按照標(biāo)準(zhǔn)的正交矢量分解法進(jìn)行分解得到各模態(tài)的振動強(qiáng)度{a}i。輔助過程是由測量數(shù)據(jù)給出振動頻率分布，與上述分解得到各模態(tài)對應(yīng)的理論振動頻率進(jìn)行比對，確認(rèn)模態(tài)識別的正確性，對振動頻率明顯不符合的模態(tài)，可予以進(jìn)一步判斷或直接剔除，輔助過程為本算法的可選項(xiàng)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種測量桿塔振動模態(tài)的方法，其包含測量方案以及模態(tài)算法，將光纖傳感器安裝到高壓輸電線路桿塔主材上，進(jìn)行時(shí)空分辨的振動數(shù)據(jù)探測，以理論模態(tài)為基組通過矢量分解算法分解出各模態(tài)強(qiáng)度，可填補(bǔ)桿塔振動模式現(xiàn)場測量的技術(shù)空白，為桿塔的運(yùn)行維護(hù)提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：杜昊;呂乾勇;曾華榮;馬曉紅;黃歡;毛先胤;羅洪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.15
技術(shù)公布日：2017.10.27