基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于直接位移量的輸電線路舞動軌 跡測量系統(tǒng)及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路舞動是指在外界非平衡應(yīng)力的作用下，輸電線路產(chǎn)生低頻率、大幅度的 振動現(xiàn)象。當(dāng)室外的輸電線路發(fā)生舞動時，經(jīng)常會造成輸電桿塔上的金具損毀、輸電線路相 間閃絡(luò)等事故，嚴(yán)重時輸電線路的舞動會造成輸電桿塔倒塌等大型事故。因此，對輸電線路 舞動進行監(jiān)測具有重要的實用價值與經(jīng)濟意義。
[0003] 目前，輸電線路舞動的監(jiān)測主要利用加速度傳感器系統(tǒng)以及攝像頭配合數(shù)字圖像 處理系統(tǒng)。加速度傳感器系統(tǒng)是將加速度傳感器附在輸電線路表面，當(dāng)輸電線路發(fā)生舞動 時，加速度傳感器將加速度信息通過以太網(wǎng)發(fā)送給計算機系統(tǒng)，計算機對加速度信息進行 積分獲得輸電線路的舞動信息，這種方法在積分的過程中受初值的干擾較大，且加速度傳 感器易受輸電線路的干擾，準(zhǔn)確性較差。攝像頭與數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的配合是將攝像頭安 裝在輸電線路桿塔上，將拍得的輸電線路舞動照片通過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到計算機并利用 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)進行處理，從而得到輸電線路的舞動軌跡。這種方法只能實現(xiàn)定性監(jiān)測 且準(zhǔn)確度較低。
[0004] 為了能夠準(zhǔn)確掌握線路舞動軌跡信息，亟需一種采用直接位移量手段的線路舞動 軌跡測量系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)及測量 方法，能夠通過直接位移量測定實現(xiàn)高靈敏度的室外輸電線路舞動軌跡測量，具有測量精 度高的優(yōu)點，同時還能保證輸電線路舞動軌跡測量的連續(xù)性與完整性。
[0006] 本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] 一種基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于：包括位移傳感 系統(tǒng)、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控分析系統(tǒng)；
[0008] 所述的位移傳感系統(tǒng)包括分別設(shè)置在輸電線路兩側(cè)的兩組拉繩傳感器，分別為第 一拉繩傳感器和第二拉繩傳感器，兩組拉繩傳感器的拉繩固定在輸電線路的同一位置；兩 組拉繩傳感器的信號輸出端分別連接信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；
[0009] 所述的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將兩組拉繩傳感器輸出的電流信號經(jīng)調(diào)理和轉(zhuǎn)換 變?yōu)殡妷盒盘枺盘栒{(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的信號輸入端；
[0010] 所述的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于對接收到的電壓信號進行放大，并將輸入的模擬信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行輸出，數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的信號輸出端連接數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的信號輸 入端；
[0011] 所述的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)用于將數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的信號發(fā)送至監(jiān)控分析系 統(tǒng)；
[0012] 所述的監(jiān)控分析系統(tǒng)用于對接收到的信號進行處理，轉(zhuǎn)換為發(fā)生輸電線路舞動時 拉繩傳感器的拉繩長度，并依據(jù)得到的拉繩傳感器的拉繩長度以及第一拉繩傳感器和第二 拉繩傳感器之間的水平距離計算輸電線路的舞動坐標(biāo)，最終通過計算得到的多組輸電線路 的舞動坐標(biāo)繪制顯示輸電線路的舞動軌跡。
[0013] 所述的兩組拉繩傳感器安裝在垂直于輸電線路的同一個平面內(nèi)。
[0014] 所述的兩組拉繩傳感器的拉繩與兩組拉繩傳感器位于垂直于輸電線路的同一個 平面內(nèi)。
[0015] 還包括隔離保護系統(tǒng)，隔離保護系統(tǒng)用于實現(xiàn)電氣隔離，隔離保護系統(tǒng)的信號輸 入端連接信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的信號輸出端，隔離保護系統(tǒng)的信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)的信號輸入端。
[0016] 所述的監(jiān)控分析系統(tǒng)根據(jù)發(fā)生輸電線路舞動時第一拉繩傳感器的拉繩長度、第二 拉繩傳感器的拉繩長度和第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器之間的距離，利用海倫定理求 得由第一拉繩傳感器的拉繩、第二拉繩傳感器的拉繩和第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器 之間連線所組成的三角形的面積，然后求得此時刻的輸電線路的舞動坐標(biāo)，其中直角坐標(biāo) 系的原點位于第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器水平位置的中點；監(jiān)控分析系統(tǒng)通過計算 得出不同時間點的輸電線路的舞動坐標(biāo)，最終根據(jù)得到的多組不同時間點的輸電線路的舞 動坐標(biāo)繪制顯示輸電線路的舞動軌跡。
[0017] 所述的拉繩傳感器安裝在固定支柱上，拉繩傳感器的拉繩采用絕緣拉繩。
[0018] -種利用權(quán)利要求1所述的基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)的測 量方法，依次包括以下步驟：
[0019] A :利用分別設(shè)置在輸電線路兩側(cè)的兩組拉繩傳感器實時采集輸電線路舞動信 號；
[0020] B :當(dāng)監(jiān)控分析系統(tǒng)接收到開始測量信號后，計時器開始計時，同時數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)采集兩組拉繩傳感器發(fā)送的輸電線路舞動信號，并將采集到的信號發(fā)送至監(jiān)控分析系 統(tǒng)；
[0021] C:監(jiān)控分析系統(tǒng)將接收到的輸電線路舞動信號轉(zhuǎn)化為該時刻第一拉繩傳感器的 拉繩長度和第二拉繩傳感器的拉繩長度，并根據(jù)第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器之間的 距離，利用海倫定理求得由第一拉繩傳感器的拉繩、第二拉繩傳感器的拉繩和第一拉繩傳 感器與第二拉繩傳感器之間連線所組成的三角形的面積，然后求得此時刻的輸電線路的舞 動坐標(biāo)，其中直角坐標(biāo)系的原點位于第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器水平位置的中點；
[0022] D:監(jiān)控分析系統(tǒng)利用計時器的計時功能判斷是否到達設(shè)定時間，若未到達設(shè)定時 間則返回步驟C繼續(xù)計算下一時刻的輸電線路的舞動坐標(biāo)；若到達設(shè)定時間則進入步驟 E ；
[0023] E:監(jiān)控分析系統(tǒng)對所計算出的設(shè)定時間內(nèi)各個時刻的輸電線路的舞動坐標(biāo)進行 擬合，繪制出設(shè)定時間內(nèi)的輸電線路的舞動軌跡圖像，并進行儲存；
[0024] F:監(jiān)控分析系統(tǒng)將計時器和數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)內(nèi)的緩沖數(shù)據(jù)進行清零初始化，等 待下一次命令。
[0025] 所述的兩組拉繩傳感器安裝在垂直于輸電線路的同一個平面內(nèi)。
[0026] 所述的兩組拉繩傳感器的拉繩與兩組拉繩傳感器位于垂直于輸電線路的同一個 平面內(nèi)。
[0027] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有的加速度傳感器檢測方法和加攝像頭配合數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 檢測方法，具有如下優(yōu)點：
[0028] 1.傳統(tǒng)的加速度傳感器系統(tǒng)依據(jù)加速度傳感器獲得的加速度信息分析輸電線路 的舞動軌跡，需要對加速度進行積分，而在積分的過程中由于初始狀態(tài)的不定會造成較大 誤差。而本發(fā)明依據(jù)直接位移量進行分析，利用拉繩傳感器對輸電線路的舞動軌跡進行分 析，直接獲得位移信息，避免了復(fù)雜的積分運算，從而減小了測量誤差，使得測量的結(jié)果更 加精確。
[0029] 2.傳統(tǒng)的利用攝像頭配合數(shù)字圖像處理系統(tǒng)只能對輸電線路的舞動進行定性分 析，即只能判斷輸電線路是否舞動，而加速度傳感器系統(tǒng)在輸電線路發(fā)生扭轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生較 大的輸出誤差。而本發(fā)明利用拉繩傳感器對輸電線路舞動軌跡進行分析，可有效避免輸電 線路舞動扭轉(zhuǎn)而帶來的誤差影響。同時，相比于加速度傳感器附在輸電線路表面，本發(fā)明采 用的拉繩傳感器距輸電線路有一定距離，能較好地避免輸電線路在輸電過程中產(chǎn)生的電磁 干擾。
[0030] 3.本發(fā)明能有效在雨雪等不利天氣條件下進行輸電線路的舞動軌跡測量，在夜間 工作時也不會受到影響，從而保證了輸電線路舞動軌跡測量的連續(xù)性與完整性。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明所述輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)的原理框圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明所述輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)中拉繩傳感器安裝及測量原理圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明所述基于輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)的測量方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034] 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作以詳細(xì)的描述：
[0035] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明所述的基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統(tǒng)， 包括位移傳感系統(tǒng)、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控分析系 統(tǒng)；
[0036] 其中，位移傳感系統(tǒng)包括分別設(shè)置在輸電線路5兩側(cè)的兩組拉繩傳感器，分別為 第一拉繩傳感器1和第二拉繩傳感器2,兩組拉繩傳感器的拉繩3固定在輸電線路5的同 一位置；兩組拉繩傳感器的信號輸出端分別連接信號調(diào)理轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；兩組拉繩傳感器均采 用電流型拉繩傳感器，拉繩傳感器的拉繩3采用絕緣拉繩。拉繩傳感器安裝在固定支柱上 4,固定支柱的高度低于輸電線路5發(fā)生舞動時的最低點。為了保證測量輸電線路5舞動坐 標(biāo)的準(zhǔn)確性，本發(fā)明中，兩組拉繩傳感器安裝在垂直于輸電線路5的同一個平面內(nèi)，兩組拉 繩傳感器的拉繩3與兩組拉繩傳感器也位于垂直于輸電線路5的同一個平面內(nèi)。當(dāng)輸電線 路5在外界非平衡應(yīng)力的作用下發(fā)生舞動現(xiàn)象時，輸電線路5舞動將帶動拉繩傳感器上的 拉繩3與輸電線路5 -起運動；當(dāng)拉繩