CN109000870B - 输电线路舞动电磁激发系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了输电线路舞动电磁激发系统及方法，包括：用于检测导线受力状态的应力传感器，电压波形发生器根据应力传感器数据产生一个具有一定幅值和时间的电压，向电磁引力装置供电，电磁引力装置通过牵引机构给导线产生拉力，向输电线路输入机械能，使导线舞动。采用本发明可实现线路舞动幅度、持续时间可控，可用于研究输电线路舞动对铁塔、绝缘子、导线、线夹等的破坏机制，研究线路舞动的抑制方法。

Description

输电线路舞动电磁激发系统及方法
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种输电线路舞动电磁激发系统及方法,采用向输电线路输入机械能的方式使导线舞动。
背景技术
电网规模的快速发展和恶劣天气的频繁出现，致使输电线路发生舞动的频率和危害程度都呈现明显增加的趋势，轻则相间闪络、损坏地线和导线、金具及部件，重则线路跳闸停电、断线倒塔等，严重威胁到电网的安全稳定运行，造成重大经济损失
为研究输电线路舞动对输电线路铁塔、绝缘子、导线、线夹等的破坏机制，有必要构建输电线路舞动实验室。
目前国内的输电线路舞动试验线路主要有两种类型：自然风舞动和风洞舞动。自然风舞动试验线路的舞动时间、幅度等缺乏可控性，风洞舞动试验线路规模较小，所以这些试验线路主要用于舞动现象的观察。
构建一套舞动时间、幅度可控的输电线路舞动试验系统，是研究输电线路舞动对铁塔、绝缘子、导线、线夹等的破坏机制的关键。
发明内容
本发明的目的是要提供一套输电线路舞动电磁激发系统，具有舞动时间、舞动幅度可控的特点。
本发明提供的一种输电线路舞动电磁激发系统，包括：用于测量处于舞动状态时导线应力的应力传感器，电压波形发生器接收应力传感器测到的导线应力数据信号，向电磁引力装置供电，基于应力增大时增大导线拉力，输出控制电流。电磁引力装置在电压波形发生器输出的控制电流作用下，通过牵引机构给导线产生拉力，向输电线路输入机械能，使导线舞动。
以下任意一种方案可作为本发明的优选的技术方案：
一种输电线路舞动电磁激发系统，其特征在于：包括
应力传感器：设置在耐张绝缘子串与导线之间的线夹上，用于测量处于舞动状态时导线的应力，通过信号线将测到的应力数据信号输出；
电压波形发生器：接收应力传感器测到的导线应力数据信号，基于应力增大时增大导线拉力，输出控制电流；
电磁引力装置：在电压波形发生器输出的控制电流作用下，产生电磁引力，衔铁与牵引力机构连接；
牵引机构：通过电磁引力装置产生电磁引力给导线注入机械能，使电磁引力装置产生的电磁引力对导线产生位移。
在上述的输电线路舞动电磁激发系统，所述应力传感器贴在耐张绝缘子串与导线之间的线夹上，应力传感器的信号线与电压波形发生器连接。
在上述的输电线路舞动电磁激发系统，所述电压波形发生器包括依次连接的整流器、开关以及电阻；整流器连接一交流电源，控制器根据应力传感器测到的导线应力数据，形成整流器中晶闸管的触发角序列，整流器输出电压U，通过电阻向电磁引力装置输出电流。
在上述的输电线路舞动电磁激发系统，所述电磁引力装置包括铁芯、设置在铁芯内的线圈、以及设置在线圈上方的衔铁；铁芯与线圈之间通过绝缘层将彼此隔离；衔铁与牵引机构连接。
在上述的输电线路舞动电磁激发系统，所述牵引机构包括支撑架、设置在支撑架一端的滑轮、以及滑轮上的牵引线；支撑架的另一端固定在地面，牵引线一端与电磁引力装置中的衔铁连接，另一端与线夹连接。
一种利用输电线路舞动电磁激发系统进行输电线路舞动电磁激发方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将开关合闸，通过应力传感器测量处于舞动状态时输电导线的应力；
步骤2：控制器采集传感器测到的导线应力变化数据，形成整流器中晶闸管的触发角序列，使整流器输出具有幅度和持续时间的电压U，并通过电阻向电磁引力装置输出电流；
步骤3：电磁引力装置中的线圈对衔铁产生电磁引力，并通过牵引线拉动输电导线产生位移，给输电导线注入机械能；
步骤4：重复步骤1至步骤3，周期性地给输电导线注入机械能，导线能量不断增加，使导线舞动幅度不断加大，直到舞动幅度和时间达到要求值后停止。
本发明通过可控的电磁引力，周期性地对导线注入冲击性的机械能，使原来处于静止的导线产生运动，随着注入机械能量的不断增加，导线的运动幅度也不断加剧，最终形成线路舞动。由于电磁引力的幅值和周期可控，因此线路的舞动幅度和时间也可控，可用于试验分析塔型结构、螺栓、绝缘子串、导线、金具在线路舞动时的承受力，以及研究快速抑制线路舞动的技术及装置。
附图说明
图1为本发明的输电线路舞动电磁激发系统整体结构示意图。
图2为本发明中的一种电压波形发生器结构示意图。
图3为本发明中的一种电磁引力装置结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的输电线路舞动激发系统作进一步详细说明。
一、首先介绍输电线路舞动激发系统的结构。
图1、图2、图3所示的输电线路舞动激发系统，由应力传感器1，电压波形发生器2、电磁引力装置3、牵引机构4等构成。应力传感器1贴在耐张绝缘子串与导线之间的线夹8上，用于测量处于舞动状态时导线的应力，通过信号线将测到的应力数据信号传送给电压波形发生器2。电压波形发生器2中的控制器9采集传感器1测到的导线应力变化数据，形成整流器10中晶闸管的触发角序列，使整流器10输出具有一定幅度和持续时间的电压U，并通过电阻11向电磁引力装置3输出电流，通电后的线圈16对衔铁18产生电磁引力，通过与衔铁18连接的牵引力机构4中的牵引线5拉动导线并产生位移，给输电导线注入机械能。牵引机构(4)中的支撑架7用于调整牵引线5与耐张绝缘子串之间的夹角，提高向导线注入机械能的效率。
二、下面是采用输电线路舞动激发系统进行输电线路舞动电磁激发方法，具体包括：
包括以下步骤：
步骤1：将开关(12)和开关(14)合闸，通过应力传感器(1)测量处于舞动状态时输电导线的应力；
步骤2：控制器(9)采集传感器(1)测到的导线应力变化数据，形成整流器(10)中晶闸管的触发角序列，使整流器(10)输出具有一定幅度和持续时间的电压U，并通过电阻(11)向电磁引力装置(3)输出电流；
步骤3：电磁引力装置(3)中的线圈(16)对衔铁(18)产生电磁引力，并通过牵引线(5)拉动输电导线产生位移，给输电导线注入机械能；
步骤4：重复步骤1至步骤3，周期性地给输电导线注入机械能，导线能量不断增加，使导线舞动幅度不断加大，直到舞动幅度和时间达到要求值后停止。
与依靠自然风力的输电线路舞动方法相比，采用本发明可实现线路舞动幅度、持续时间可控，可用于研究输电线路舞动对铁塔、绝缘子、导线、线夹等的破坏机制，研究线路舞动的抑制方法。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种利用输电线路舞动电磁激发系统进行输电线路舞动电磁激发方法，其特征在于，输电线路舞动电磁激发系统包括
应力传感器(1)：设置在耐张绝缘子串与导线之间的线夹上，用于测量处于舞动状态时导线的应力，通过信号线将测到的应力数据信号输出；
电压波形发生器(2)：接收应力传感器测到的导线应力数据信号，基于应力增大时增大导线拉力，输出控制电流；
电磁引力装置(3)：在电压波形发生器输出的控制电流作用下，产生电磁引力，衔铁与牵引力机构连接；
牵引机构(4)：通过电磁引力装置(3)产生电磁引力给导线注入机械能，使电磁引力装置产生的电磁引力对导线产生位移；
所述应力传感器(1)贴在耐张绝缘子串与导线之间的线夹(8)上，应力传感器(1)的信号线与电压波形发生器(2)连接；
所述电压波形发生器(2)包括依次连接的整流器(10)、开关(12)以及电阻(11)；整流器(10)连接一交流电源(13)，控制器(9)根据应力传感器(1)测到的导线应力数据，形成整流器(10)中晶闸管的触发角序列，整流器(10)输出电压U，通过电阻(11)向电磁引力装置(3)输出电流；
所述电磁引力装置(3)包括铁芯(15)、设置在铁芯(15)内的线圈(16)、以及设置在线圈(16)上方的衔铁(18)；铁芯(15)与线圈(16)之间通过绝缘层(17)将彼此隔离；衔铁(18)与牵引机构(4)连接；
所述牵引机构(4)包括支撑架(7)、设置在支撑架(7)一端的滑轮(6)、以及滑轮(6)上的牵引线(5)；支撑架(7)的另一端固定在地面，牵引线(5)一端与电磁引力装置(3)中的衔铁(18)连接，另一端与线夹(8)连接；
方法包括以下步骤：
步骤1：将开关(12)和开关(14)合闸，通过应力传感器(1)测量处于舞动状态时输电导线的应力；
步骤2：控制器(9)采集传感器(1)测到的导线应力变化数据，形成整流器(10)中晶闸管的触发角序列，使整流器(10)输出具有一定幅度和持续时间的电压U，并通过电阻(11)向电磁引力装置(3)输出电流；
步骤3：电磁引力装置(3)中的线圈(16)对衔铁(18)产生电磁引力，并通过牵引线(5)拉动输电导线产生位移，给输电导线注入机械能；
步骤4：重复步骤1至步骤3，周期性地给输电导线注入机械能，导线能量不断增加，使导线舞动幅度不断加大，直到舞动幅度和时间达到要求值后停止。
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