CN106248080A - 杆塔摆幅在线监测装置 - Google Patents

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张弛
丁宇海
花国祥
张军达
陆强
付小平
潘伟建
李哲
董文硕
陈明旭
王晨
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Taizhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Taizhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
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Abstract

本发明涉及一种杆塔摆幅在线监测装置，包括设于杆塔内的加速度传感器、三轴陀螺仪、主控芯片及无线通讯模块，加速度传感器用于采集三轴加速度αx、αy、αz，三轴陀螺仪用于采集三轴角速度ωx、ωy、ωz，主控芯片获取三轴加速度αx、αy、αz及其三轴角速度ωx、ωy、ωz；主控芯片将获得的这两种不同的俯仰轴上的数据αx与ωy进行卡尔曼数据融合滤波，进而获得杆塔的俯仰角；主控芯片预设俯仰角报警范围为0到74度，当俯仰角的处于俯仰角报警范围内时，主控芯片生成报警信号并控制无线通讯模块向外发送。采用本方案，可对摆幅进行监控。

Description

杆塔摆幅在线监测装置
【技术领域】
本发明涉及电力设备领域，尤其涉及杆塔摆幅在线监测装置。
【背景技术】
随着电力工业的发展，电网的电压等级不断提高，塔架高度和输电线路档距也随之增加，在风荷载作用下，输电线塔的风振效应更加显著。随着我国特高压电网的建设，同塔多回线路、紧凑型线路、大截面导线等输电新技术的推广应用，输电杆塔大荷载、大型化的发展趋势越发明显。特高压、大跨越以及一些同塔多回线路的杆塔，由于结构高大，风振效应也更为显著。
结构振动控制主要分为被动控制和主动控制两种，被动控制不需要外部输入能量，而是通过减振器来改变结构阻尼、刚度、质量，以减小结构的反应。主动控制是根据结构反应进行分析，接受外接能源，将最优控制施予结构以控制运动和变形。近年来，国内外学者对输电杆塔附加耗能或吸振器件的被动振动控制开展了一些研究。在被动控制中，最常用的是一种调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)，此外还有粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等。国内的研究主要针对大跨越杆塔进行。但目前的研究和应用主要用于杆塔顺风向的弯曲振动的控制，并且大多用于钢管塔。
另外，随着杆塔的大型化，杆塔横担的尺寸也明显变大。杆塔横担的抗扭能力一般较弱，由于风荷载作用引起的两端导线的不平衡张力容易使其发生扭转破坏。
由前述背景技术可知，现有技术中对于杆塔摆幅的技术研究在于如何减少摆幅，而没有如何监控摆幅的技术。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明提出一种可对摆幅进行监控的杆塔摆幅在线监测装置。
为达到前述目的，本发明采用如下技术方案：杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：包括设于杆塔内的加速度传感器、三轴陀螺仪、主控芯片及无线通讯模块，所述加速度传感器用于采集三轴加速度αx、αy、αz，所述三轴陀螺仪用于采集三轴角速度ωx、ωy、ωz，主控芯片获取三轴加速度αx、αy、αz及其三轴角速度ωx、ωy、ωz；
主控芯片将获得的这两种不同的俯仰轴上的数据αx与ωy进行卡尔曼数据融合滤波，进而获得杆塔的俯仰角；
所述主控芯片预设俯仰角报警范围为0到74度，当所述俯仰角的处于俯仰角报警范围内时，所述主控芯片生成报警信号并控制所述无线通讯模块向外发送。
本发明的第一优选方案为：还包括与所述无线通讯模块连接的线性稳压模块，用于主动控制所述无线通讯模块的电源。
本发明的第二优选方案为：所述加速度传感器为微型电容式三轴加速度传感器。
本发明的第三优选方案为：所述线性稳压模块为CAT6217。
本发明的第四优选方案为：加速度传感器、三轴陀螺仪及主控芯片集成于同一电路板上，所述无线通讯模块包括无线发送芯片及控制所述无线发送芯片的处理器，所述处理器与所述主控芯片连接，用于接收所述主控芯片输出的报警信号并控制所述无线发送芯片向外发送所述报警信号。
本发明的第五优选方案为：所述电路板为MPU6050。
本发明具备如下技术效果：本装置采用三轴加速度传感器和三轴陀螺仪，通过数字积分以及自适应卡尔曼滤波获取精确的动作信号，结合历史记录精确判断倒覆风险，通过预设值比对实现不同程度的声光语音提醒。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例1的杆塔摆幅在线监测装置模块图。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1。
参看图1，杆塔摆幅在线监测装置，包括设于杆塔内的加速度传感器、三轴陀螺仪、主控芯片及无线通讯模块，加速度传感器用于采集三轴加速度αx、αy、αz，三轴陀螺仪用于采集三轴角速度ωx、ωy、ωz，主控芯片获取三轴加速度αx、αy、αz及其三轴角速度ωx、ωy、ωz；主控芯片将获得的这两种不同的俯仰轴上的数据αx与ωy进行卡尔曼数据融合滤波，进而获得杆塔的俯仰角；主控芯片预设俯仰角报警范围为0到74度，当俯仰角的处于俯仰角报警范围内时，主控芯片生成报警信号并控制无线通讯模块向外发送。
杆塔摆幅在线监测装置还包括与无线通讯模块连接的线性稳压模块，用于主动控制无线通讯模块的电源。
加速度传感器为微型电容式三轴加速度传感器。线性稳压模块为CAT6217。本实施例中的加速度传感器为MMA7260，其是一种微型电容式三轴加速度传感器。它采用信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，提供±1.5g/2g/4g/6g四个量程，可在这4个灵敏度中选择。该器件带有低通滤波并已做0g补偿，提供休眠模式，因而是电池供电的无线数据采集的理想之选。具有低功耗，高灵敏度，设计稳定，防震能力强等优点。
加速度传感器、三轴陀螺仪及主控芯片集成于同一电路板上，无线通讯模块包括无线发送芯片及控制无线发送芯片的处理器，处理器与主控芯片连接，用于接收主控芯片输出的报警信号并控制无线发送芯片向外发送报警信号。电路板为MPU6050。
前述主控芯片向处理器实时发送俯仰角，在第一时间段内，处理器根据实时接收的俯仰角并形成俯仰角变化曲线，在第一时间段结束后，处理器控制所述无线发送芯片向外发送所述俯仰角变化曲线；在第一时间段结束后，再开始新的第一时间段，处理器继续实时形成俯仰角且继续发送。如此，可实现杆塔摆幅的实时监测，用于在通过服务器接收到俯仰角变化曲线后，于显示屏上进行显示，用户可以根据该俯仰角曲线判断杆塔是否快将要受到损坏。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (6)

1.杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：包括设于杆塔内的加速度传感器、三轴陀螺仪、主控芯片及无线通讯模块，所述加速度传感器用于采集三轴加速度αx、αy、αz，所述三轴陀螺仪用于采集三轴角速度ωx、ωy、ωz，主控芯片获取三轴加速度αx、αy、αz及其三轴角速度ωx、ωy、ωz；
主控芯片将获得的这两种不同的俯仰轴上的数据αx与ωy进行卡尔曼数据融合滤波，进而获得杆塔的俯仰角；
所述主控芯片预设俯仰角报警范围为0到74度，当所述俯仰角的处于俯仰角报警范围内时，所述主控芯片生成报警信号并控制所述无线通讯模块向外发送。
2.根据权利要求1所述杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：还包括与所述无线通讯模块连接的线性稳压模块，用于主动控制所述无线通讯模块的电源。
3.根据权利要求1所述杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：所述加速度传感器为微型电容式三轴加速度传感器。
4.根据权利要求2所述杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：所述线性稳压模块为CAT6217。
5.根据权利要求1所述杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：加速度传感器、三轴陀螺仪及主控芯片集成于同一电路板上，所述无线通讯模块包括无线发送芯片及控制所述无线发送芯片的处理器，所述处理器与所述主控芯片连接，用于接收所述主控芯片输出的报警信号并控制所述无线发送芯片向外发送所述报警信号。
6.根据权利要求5所述杆塔摆幅在线监测装置，其特征在于：所述电路板为MPU6050。
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