CN105318861A - 融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法，步骤包括：(1)振动位移数据处理；(2)倾角数据处理；(3)位移数据同步；(4)利用Dis计算得到两个序列间的差值序列。本发明的有益效果在于，通过连续测量杆塔振动、杆塔倾角，并对2者数据进行融合得到准确的杆塔倾斜角度，整个算法较为精准同时可实时性较强，使用效果较佳。

Description

融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法

技术领域

本发明涉及一种数据处理方法，尤其是融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法。

背景技术

目前杆塔倾斜测量主要依赖人工的全站仪测量或通过安装角度传感器进行测量，但是在进行倾角连续测量时存在一定问题，特别是坐落是山坡处的杆塔。在风速达到一定级别时，由于杆塔两边导向的风舞作用，杆塔自身会发生一定的摆动，尤其针对220KV杆塔，杆塔高度较高，风摆较大，单纯的测量角度无法得到稳定值，使得后期容易发生预警误报、漏报。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法，步骤包括：

(1)振动位移数据处理：

a)在t时刻开始的1分钟内，振动传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔振动位移离散点图，得到M个离散监测点序列，记为：ε₁，ε₂...，ε₁....，ε_M；

b)对离散序列进行周期延拓成N个监测点序列，记为序列S′：S′₁，..S′_N；

c)对序列S′进行1024点的离散傅里叶DFT变化，得到频谱序列，计算公式为：其中d)对频率序列进行截断后去除高频分量；

e)对X′_k利用IDFT后得到时域的振动位移序列S″；

(2)在t时刻开始的1分钟内，倾角传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔倾角离散点图，共获取600个离散点，记为:截取，再根据倾角计算出杆塔的倾斜水平位移离散点图，对离散点图离散傅里叶变化，得到频谱图，对频率图中超过10HZ的频谱置0以去除高频分量，再利用频谱图IFFT后得到时域的连续的倾斜水平位移图；(3)位移数据同步：利用距离最小原则，以i＝0-9，分别计算两条曲线之间的累积距离D：

得到最小的i值作为两条测量序列间的时间同步距离Dis；

(4)利用Dis计算得到两个序列间的差值序列Δ_k，Δ_k＝S″_k-T″_k+1再计算Δ_k中的均值值得到一段时间内的杆塔倾角位移，并根据位移和监测设备高度确定杆塔倾角。

进一步地，a)在t时刻开始的1分钟内，振动传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔振动位移离散点图，得到600个离散监测点序列，记为：S₁，S₂...，S₁....，S₆₀₀。

进一步地，b)对离散序列进行周期延拓成1024个监测点序列，记为序列S′：S′₂，..S′₁₀₂₄。

进一步地，d)对频率序列进行截断后去除高频分量为：去掉谐共振，保留主共振，截止频率为10HZ，得到新的频谱序列X′_k。

本发明的有益效果：

通过连续测量杆塔振动、杆塔倾角，并对2者数据进行融合得到准确的杆塔倾斜角度，整个算法较为精准同时可实时性较强，使用效果较佳。

附图说明

图1为实施本发明提供方法的硬件系统框架图；

图2为图1中信号调理器的电路图；

图3为图1主控制器的主控芯片及外围电路图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1，实施本发明提供方法的硬件系统框架，其由以下部分构成：

IEPE振动传感器连接信号调理器，将信息进行处理后通过AD转换传输给主控制器，倾斜传感器通过RS485接口将信息传输至主控制器，GPRS通讯模块串口连接主控制器，外部由太阳能板、蓄电池通过电源控制器给予电力提供。

主控制器的主控芯片及外围电路参照图3.

对于信号调理器，其电路图参照图2。

信号调理电路主要分为5部分：恒流源部分、隔离直流部分、输入失调电压调节部分、高通滤波部分和低通率部分。

恒流源部分：U10为线性LDO,与D5、R18和R19组成了一个4mA的恒流源给传感器提供电源。

隔离直流部分：C39、C40和R28为一个隔离直流滤波器，把传感器输出的偏置电压过滤掉。

输入失调电压调节部分：U13组成了一个输入失调电压调节器。通过调节R22的阻值，来改善因为运放的输入失调电压引起的偏压。

高通滤波器：U14为核心组成了一个典型的Sallen-Key高通滤波器。截止频率f＝0.01HZ.

低通滤波器：R122和C140是一个典型的RC低通滤波器，截止频率f＝20Khz。

对于，数据处理方法，其步骤：

(1).振动位移数据处理

a)在t时刻开始的1分钟内，位移传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔振动位移离散点图，得到600个离散监测点序列，记为：S₁，S₂...，S₁....，S₆₀₀。

b)对离散序列进行周期延拓成1024个监测点序列，记为序列S′：ε′₁，..ε′₁₀₂₄。

c)对序列S′进行1024点的离散傅里叶DFT变化，得到频谱序列X_k。计算公式为：

其中

d)对频率序列进行截断后去除高频分量，即去掉谐共振，保留主共振，截止频率为10HZ，得到新的频谱序列X′_k。

e)对X′_k利用IDFT后得到时域的振动位移序列S″。

(2).在t时刻开始的1分钟内，倾角传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔倾角离散点图，共获取600个离散点，记为:截取，再根据倾角计算出杆塔的倾斜水平位移离散点图，对离散点图离散傅里叶变化，得到频谱图，对频率图中超过10HZ的频谱置0以去除高频分量，再利用频谱图IFFT后得到时域的连续的倾斜水平位移图；具体计算过程参见步骤(1)。

(3).位移数据同步：利用距离最小原则，以i＝0-9，分别计算两条曲线之间的累积距离D：

得到最小的i值作为两条测量序列间的时间同步距离Dis。

(4).利用Dis计算得到两个序列间的差值序列Δ_k。

Δ_k＝S″_k-T″_k+1

再计算Δ_k中的均值值得到一段时间内的杆塔倾角位移，并根据位移和监测设备高度确定杆塔倾角。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法，其特征在于，步骤包括：

(1)振动位移数据处理：

a)在t时刻开始的1分钟内，振动传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔振动位移离散点图，得到M个离散监测点序列，记为：

b)对离散序列进行周期延拓成N个监测点序列，记为序列S′：

c)对序列S′进行1024点的离散傅里叶DFT变化，得到频谱序列，计算公式为：其中N＝1024；

d)对频率序列进行截断后去除高频分量；

e)对X′_k利用IDFT后得到时域的振动位移序列S″；

(2)在t时刻开始的1分钟内，倾角传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔倾角离散点图，共获取600个离散点，记为：截取，再根据倾角计算出杆塔的倾斜水平位移离散点图，对离散点图离散傅里叶变化，得到频谱图，对频率图中超过10HZ的频谱置0以去除高频分量，再利用频谱图IFFT后得到时域的连续的倾斜水平位移图；

(3)位移数据同步：利用距离最小原则，以i＝0-9，分别计算两条曲线之间的累积距离D：

得到最小的i值作为两条测量序列间的时间同步距离Dis；

(4)利用Dis计算得到两个序列间的差值序列Δ_k，Δ_k＝S″_k-T″_k+1再计算Δ_k中的均值值得到一段时间内的杆塔倾角位移，并根据位移和监测设备高度确定杆塔倾角。

2.根据权利要求1所述的融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法，其特征在于，a)在t时刻开始的1分钟内，振动传感器按照10HZ采集频率采集，形成杆塔振动位移离散点图，得到600个离散监测点序列，记为：

3.根据权利要求1所述的融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法，其特征在于，b)对离散序列进行周期延拓成1024个监测点序列，记为序列S′：

4.根据权利要求1所述的融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法，其特征在于，d)对频率序列进行截断后去除高频分量为：去掉谐共振，保留主共振，截止频率为10HZ，得到新的频谱序列X′_k。