CN104753012B - 一种可调节谐振频率的线路防振系统 - Google Patents
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Abstract
一种可调节谐振频率的线路防振系统，它涉及一种线路防振系统。本发明为了解决现有防振器仅能匹配几个谐振频率，无法匹配多种谐振频率的问题。本发明的线路线夹部分通过线夹扣压紧在套装在架空线上的护线套上，中间托板和下部托板由上至下依次通过螺钉与线路线夹部分连接，中间托板的两端分别安装一组谐振装置，旋转杆通过中心轴可转动安装在中间托板上，旋转杆的两端分别与两个连杆的另一端可转动连接，旋转杆底部设有轮齿，步进电机固定安装在下部托板上，螺杆安装在下部托板上并与步进电机的输出端连接，控制器通过线夹安装在护线套上。本发明用于输电塔。
Description
技术领域
本发明涉及一种线路防振系统，具体涉及一种可调节谐振频率的线路防振系统。
背景技术
输电线的微风振动和输电塔的风振常会造成输电线断股断线、杆塔节点连接破坏等危害性极大的故障，多次造成影响严重的大面积停电事故。风致架空输电线路导线振动有三种形式:微风振动、次档距振荡和舞动,其中导线的微风振动发生得最为频繁，影响也最大。导线的微风振动是由于风垂直吹过导线时,在导线背后产生的周期性“卡门涡旋”激励作用,在导线上产生垂直导线和风向的作用力，使得导线产生微风振动。如果线路微风振动控制不当,将使输电线路极易发生诸如导线疲劳断股、金具磨损、杆塔构件损坏等故障,对线路安全带来较大的危害。国内外经验表明,架空线路在沿海、沙漠、跨河、跨海等地形条件下容易发生严重的微风振动,没有防振保护措施的导线在两周内就可能导致疲劳断股,不但增加输电线路的功率损耗,造成电力浪费,甚至造成导线断裂而引起断电事故,严重威胁架空线的运行寿命,乃至输电线路的安全。
导线的防振器作为防止导线振动的主要工具之一，当防振器的自谐振频率与输电线路的振动频率相匹配时候，可以良好地减少架空线路的谐振频率。目前防振锤主要有三部分组成：锤头、钢绞线和固定线夹构成。防振锤的力学结构可以看做是一个二自由度的力学模型。其谐振频率与锤头的转动惯量、钢绞线的刚度系数、锤头中心到固定点的距离等都有关系。但目前的防振器仅能匹配几个谐振频率，对于其他多数频率无法起到谐振减振的作用。而且，线路的微风振动受到多种因素的共同作用，这些因素往往不断变化，因此需要能够匹配多种谐振频率并且能够快速响应振动频率的可变谐振频率防振系统对线路的振动进行抑制。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有防振器仅能匹配几个谐振频率，无法匹配多种谐振频率的问题，进而提供一种可调节谐振频率的线路防振系统。
本发明的技术方案是：一种可调节谐振频率的线路防振系统包括可调节谐振频率的防振器和控制组件，控制组件与可调节谐振频率的防振器电连接，所述可调节谐振频率的防振器包括线路线夹部分、中间托板、下部托板、线夹扣、架空线、护线套、旋转杆、中心轴、轮齿、螺杆和步进电机，线路线夹部分通过线夹扣压紧在套装在架空线上的护线套上，中间托板和下部托板由上至下依次通过螺钉与线路线夹部分连接，中间托板的两端分别安装一组谐振装置，所述谐振装置包括重锤、钢绞线、上凹轮、下凹轮、钢绞线固定头和连杆，钢绞线的一端与重锤连接，钢绞线的另一端通过钢绞线固定头与中间托板连接，上凹轮和下凹轮将钢绞线夹持并保持横向固定，通过上凹轮和下凹轮的旋转允许钢绞线纵向伸缩，钢绞线固定头通过一个旋转轴与连杆的一端活动连接，旋转杆通过中心轴可转动安装在中间托板上，旋转杆的两端分别与中间托板两端的一个连杆的另一端可转动连接，旋转杆上靠近下部托板一端底部设有轮齿，步进电机固定安装在下部托板上，螺杆安装在下部托板上并与步进电机的输出端连接，且螺杆与轮齿相啮合，所述控制组件包括线夹、控制器、两个光纤线夹、两个光纤振动传感器、两根光纤分支导线和总电缆，控制器通过线夹安装在架空线上的护线套上，中间托板两端的每个谐振装置中的钢绞线上通过一个光纤线夹设有一个光纤振动传感器，两根光纤分支导线的一端分别与一个光纤振动传感器连接，两根光纤分支导线的另一端与步进电机连接后通过总电缆与控制器连接。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明通过光纤振动传感器监测谐振装置中钢绞线的弯度，调整谐振装置的谐振频率使其与线路的振动频率良好匹配。改变了传统防振器只能实现有限个谐振频率的缺点，通过现场在线监测并能够连续调节振动器的谐振频率，使得防振器自适应线路振动情况，提高了线路防振器的防振频率范围和防振效果。
上述技术效果是这样实现的：两个谐振装置构成了两个谐振系统，该系统能够通过控制自由改变谐振系统的谐振频率。在钢绞线上安装了光纤振动传感器。光纤振动传感器的信号通过光纤将信号传递给控制器外壳内的控制器。控制器根据传感器的信号调整钢绞线的伸长长度，进而改变谐振系统的谐振频率。使谐振系统的谐振频率始终与线路的谐振频率一致。使得谐振系统能够较好的吸收振动能量，使得该系统地消振效果为最佳的状态。
附图说明
图1是本发明防振器的结构示意图；图2是本发明同时带有控制组件和防振器的结构示意图；图3是本发明防振控制方法的程序流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种可调节谐振频率的线路防振系统包括可调节谐振频率的防振器和控制组件，控制组件与可调节谐振频率的防振器电连接，所述可调节谐振频率的防振器包括线路线夹部分1、中间托板2、下部托板3、线夹扣4、架空线5、护线套6、旋转杆13、中心轴22、轮齿、螺杆16和步进电机19，线路线夹部分1通过线夹扣4压紧在套装在架空线5上的护线套6上，中间托板2和下部托板3由上至下依次通过螺钉与线路线夹部分1连接，中间托板2的两端分别安装一组谐振装置，所述谐振装置包括重锤7、钢绞线8、上凹轮9、下凹轮10、钢绞线固定头11和连杆12，钢绞线8的一端与重锤7连接，钢绞线8的另一端通过钢绞线固定头11与中间托板2连接，上凹轮9和下凹轮10将钢绞线8夹持并保持横向固定，通过上凹轮9和下凹轮10的旋转允许钢绞线8纵向伸缩，钢绞线固定头11通过一个旋转轴与连杆12的一端活动连接，旋转杆13通过中心轴22可转动安装在中间托板2上，旋转杆13的两端分别与中间托板2两端的一个连杆12的另一端可转动连接，旋转杆13上靠近下部托板3一端底部设有轮齿，步进电机19固定安装在下部托板3上，螺杆16安装在下部托板3上并与步进电机19的输出端连接，且螺杆16与轮齿相啮合，所述控制组件包括线夹25、控制器27、两个光纤线夹24、两个光纤振动传感器31、两根光纤分支导线33和总电缆28，控制器27通过线夹25安装在架空线5上的护线套6上，中间托板2两端的每个谐振装置中的钢绞线8上通过一个光纤线夹24设有一个光纤振动传感器31，两根光纤分支导线33的一端分别与一个光纤振动传感器31连接，两根光纤分支导线33的另一端与步进电机19连接后通过总电缆28与控制器27连接。
本实施方式的可调节谐振频率的防振器具有以下优点：本实施方式中的螺杆、旋转杆、连杆、固定头和钢绞线构成了一个机械传动机构。将步进电机的旋转转变为钢绞线的伸缩运动。通过控制步进电机的旋转进行调节钢绞线的伸出长度。由于重锤和钢绞线构成的弹性振动的谐振频率与钢绞线的伸出最外边的上凹轮和下凹轮的距离有关，因此通过控制步进电机就能够控制该防振器的谐振频率。同时由于蜗轮螺杆机构的自锁效应，通过旋转杆构成的蜗轮螺杆机构能够自动锁紧钢绞线的伸长长度。不用再增加锁紧机构，节省的装置重量。该装置由重锤和钢绞线构成的谐振装置。通过将两个连杆分别连接到旋转杆的两端，当控制旋转杆旋转时即可同时控制两个重锤的谐振频率，实现了防振器谐振频率的连续可调，以适应线路振动频率的改变。
本实施方式能够方便的连续调节防振器的谐振频率，达到与线路振动的良好匹配。改变了传统防振器只能实现有限个谐振频率的缺点，通过连续可调的调节振动器的谐振频率，便于通过自动化控制装置实现防振器自适应防振的功能。
本实施方式采用蜗轮螺杆结构，在达到传动的同时还能够自动闭锁以保持调节好的谐振频率不变。
本实施方式控制器内部结构包括电源和控制器。光纤振动传感器31能够检测钢绞线的振动情况，包括振动幅值和振动频率。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的可调节谐振频率的防振器还包括两个轴承17，螺杆16的两端各设有一个轴承17。如此设置，便于减轻重量，转动灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的控制器27通过线夹25安装在与线路线夹部分1相邻的架空线5上的护线套6上。如此设置，使用灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的控制器27通过线夹25安装在设有线路线夹部分1的架空线5上的护线套6上。如此设置，使用灵活。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的中间托板2两端的谐振装置中的钢绞线8长度不同。如此设置，便于制造和装配。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
本发明的控制组件的控制器控制过程是：
结合图3说明：根据钢绞线与重锤构成谐振系统的基本原理，钢绞线越长则谐振频率越低，因此：钢绞线8与重锤7构成的谐振系统谐振频率f1要低于相对一侧钢绞线8与重锤7构成的谐振系统的谐振频率f2。因此当线路的震动频率为fw时，假设:fw<f1<f2。则经过光纤振动传感器的检测，两个钢绞线8的振幅分别为A1和A2。由于线路的震动相当于激励，而当激励的频率越接近振动系统的谐振频率则振动系统的振幅越大，因此A1>A2。因此通过检测幅值信号判断减振器的谐振频率就可以判断线路的谐振频率与防振器谐振频率的关系。
当程序开始后，首先将标志数置0，然后采样两个光纤振动传感器的信号并比较两个数值的大小，当A1大于A2时，表明线路的振动频率低于防振器的振动频率。此时然后在判断标志数置的N的值。分别根据N值判断是否减少或增加钢绞线的长度。安排判断N值的环节是为了与上次的调节方向相联系。当方向相同时则继续按照减小或增加钢绞线长度。如果在一次调节后钢绞线的振动情况发生转变说明仿真器的谐振频率已经跳跃过了线路的振动频率，而且已经很接近振动频率，因此无需继续调节钢绞线的长度。此时仅需要较长的延时，并继续检测振动传感器即可。以便于在线路的振动频率改变后继续跟踪线路的振动频率。
在具体运行中，若实际线路的振动频率为fw,且fw<f1<f2。则程序开始运行时，首先N＝0，根据振幅判断A1>A2，因此判断N是否等于2。由于N不等于2，则控制电机旋转减少钢绞线的伸长长度。进而设置N等于1，并经过T1的延时后返回判断A1和A2的大小。如果此时仍然A1>A2,则持续减少钢绞线的长度，如果在减少一定值之后，线路的振动频率fw>f1>f2使得A1小于或等于A2，则在判断A1和A2大小后，执行判断N是否等于1。由于在之前流程已经使N＝1，因此说明此时是不断减少钢绞线长度而使得防振器的频率。然后设置N等于2，并经过延时T1，进行下一步的判断。由于此时防振器的谐振频率与线路的振动频率相等或接近。因此延时时间T2较长，以保持谐振频率相等的状态。在经过T2后再进行判断以保证能够继续跟踪线路的振动频率。
其判断方式是将两个谐振系统的谐振频率保持一定的差别。通过判断两个重锤7和钢绞线8组成谐振系统实测的振动幅值差以判断防振器的频率与线路实际振动频率的量值关系，进而利用机械机构调节防振器的谐振频率，使谐振系统的谐振频率始终与线路的谐振频率一致。使得谐振系统能够较好的吸收振动能量，使得该系统地消振效果为最佳的状态。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (5)
1.一种可调节谐振频率的线路防振系统，其特征在于：它包括可调节谐振频率的防振器和控制组件，控制组件与可调节谐振频率的防振器电连接，所述可调节谐振频率的防振器包括线路线夹部分(1)、中间托板(2)、下部托板(3)、线夹扣(4)、架空线(5)、护线套(6)、旋转杆(13)、中心轴(22)、轮齿、螺杆(16)和步进电机(19)，线路线夹部分(1)通过线夹扣(4)压紧在套装在架空线(5)上的护线套(6)上，中间托板(2)和下部托板(3)由上至下依次通过螺钉与线路线夹部分(1)连接，中间托板(2)的两端分别安装一组谐振装置，所述谐振装置包括重锤(7)、钢绞线(8)、上凹轮(9)、下凹轮(10)、钢绞线固定头(11)和连杆(12)，钢绞线(8)的一端与重锤(7)连接，钢绞线(8)的另一端通过钢绞线固定头(11)与中间托板(2)连接，上凹轮(9)和下凹轮(10)将钢绞线(8)夹持并保持横向固定，通过上凹轮(9)和下凹轮(10)的旋转允许钢绞线(8)纵向伸缩，钢绞线固定头(11)通过一个旋转轴与连杆(12)的一端活动连接，旋转杆(13)通过中心轴(22)可转动安装在中间托板(2)上，旋转杆(13)的两端分别与中间托板(2)两端的两个连杆(12)的另一端可转动连接，旋转杆(13)上靠近下部托板(3)一端底部设有轮齿，步进电机(19)固定安装在下部托板(3)上，螺杆(16)安装在下部托板(3)上并与步进电机(19)的输出端连接，且螺杆(16)与轮齿相啮合，所述控制组件包括线夹(25)、控制器(27)、两个光纤线夹(24)、两个光纤振动传感器(31)、两根光纤分支导线(33)和总电缆(28)，控制器(27)通过线夹(25)安装在架空线(5)上的护线套(6)上，中间托板(2)两端的每个谐振装置中的钢绞线(8)上通过一个光纤线夹(24)设有一个光纤振动传感器(31)，两根光纤分支导线(33)的一端分别与一个光纤振动传感器(31)连接，两根光纤分支导线(33)的另一端与步进电机(19)连接后通过总电缆(28)与控制器(27)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可调节谐振频率的线路防振系统，其特征在于：所述可调节谐振频率的防振器还包括两个轴承(17)，螺杆(16)的两端各设有一个轴承(17)。
3.根据权利要求1所述的一种可调节谐振频率的线路防振系统，其特征在于：控制器(27)通过线夹(25)安装在与线路线夹部分(1)相邻的架空线(5)上的护线套(6)上。
4.根据权利要求1所述的一种可调节谐振频率的线路防振系统，其特征在于：控制器(27)通过线夹(25)安装在设有线路线夹部分(1)的架空线(5)上的护线套(6)上。
5.根据权利要求1所述的一种可调节谐振频率的线路防振系统，其特征在于：中间托板(2)两端的谐振装置中的钢绞线(8)长度不同。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Yang Inventor after: Zhu Xuecheng Inventor after: Yu Chunlai Inventor after: Gao Ziwei Inventor after: Chen Haidong Inventor after: Li Tong Inventor after: Zhang Dewen Inventor after: Liu Gongqiang Inventor after: Zhang Hongda Inventor before: Liu Yang Inventor before: Zhu Xuecheng Inventor before: Yu Chunlai Inventor before: Li Tong Inventor before: Zhang Dewen Inventor before: Liu Gongqiang Inventor before: Zhang Hongda |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |