CN109066555A - 一种输电线路导线风振抑振控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输电线路导线风振抑振控制系统，包括：机械承载系统，用于将所述输电线路导线风振抑振控制系统安装在输电线路杆塔上；液压俘能系统，用于将输电线路杆塔上的导线的振动动能转化为液压能再以转动动能输出，同时降低导线的振动幅度；转换蓄能系统，用于将所述液压俘能系统输出的转动动能转换为电能存储；在线监测系统，用于监测导线的振动幅度，当导线振动幅度过大时发送警报信息。本发明结构相对简单，安全可靠，既能对导线风振进行抑振，也能够利用截留的振动能量为在线监测系统提供电能，使运维人员时刻了解现场情况。

Description

一种输电线路导线风振抑振控制系统

技术领域

本发明涉及输电线路防风减灾技术领域，尤其涉及一种输电线路导线风振抑振控制系统。

背景技术

输电线路杆塔属于大跨度高耸结构，导线对地距离远，柔度大，对风荷载非常敏感，风激作用下常会产生周期性运动。风振是引起螺栓松动、金具损坏的主要原因之一。如果导线振动幅度过大，甚至会导致断股烧伤、断线倒塔等重大事故。因此，防治与监测导线振动具有重大的经济意义和社会意义。

目前电网常采用的防振装置主要有防振锤、阻尼线、相间间隔棒等，防振锤成本低廉，应用较为广泛，布置合理的防振锤可以利用重锤的的惯性消耗振荡能量，但防振锤会增加导线和线夹的负担，而且重锤经常会发生松动偏移而失去防振能力。阻尼线是一种具有较大内摩擦和吸能特性的特种导线，导线振动时通过摩擦碰撞消耗系统能量，但这种丝间摩擦消耗的能量太小，仅对微风振动有效果。相间间隔棒使用一种具有绝缘性能和机械强度的支架，将各导线机械地连接起来，使其相互制约，达到防舞的目的，但易发生有机材料漏电烧痕，导致闪络事故的发生。

导线振动作为最需要监测的工况之一，往往发生在恶劣天气和空旷郊区，监测困难，在线监测需要全天运行，耗电量大，需要频繁更换电源，常用的太阳能电池转换效率低下，需要清理浮沉、积雪，恶劣条件运行不佳。

目前，开发一种简单可靠，既能抑制导线风振，又将导线振动能量再利用的控制系统已是输电线路防风减灾领域急需解决的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供本发明的目的是提供一种简单可靠，既能抑制导线风振，又将导线振动能量再利用的输电线路导线风振抑振控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种输电线路导线风振抑振控制系统，包括：

机械承载系统，用于将所述输电线路导线风振抑振控制系统安装在输电线路杆塔上；

液压俘能系统，用于将输电线路杆塔上的导线的振动动能转化为液压能再以转动动能输出，同时降低导线的振动幅度；

转换蓄能系统，用于将所述液压俘能系统输出的转动动能转换为电能存储；

在线监测系统，用于监测导线的振动幅度，当导线振动幅度过大时发送警报信息。

其中，所述机械承载系统具体包括：

平行间隔设置的左立柱和右立柱，分别通过左套接板和右套接板与输电线路杆塔的横担拼接固定；

插接到所述左立柱下端的左承重架和插接到所述右立柱下端的右承重架；

搭接到所述左承重架和所述右承重架上的承重板；

固定在所述承重板上的主箱体和嵌套在所述主箱体内的副箱体，所述主箱体内部设置第一线路走廊和第二线路走廊，所述副箱体设置第三线路走廊，所述第一线路走廊、第二线路走廊、第三线路走廊的终点均位于所述副箱体内部。

其中，所述主箱体顶部左侧和中央分别设有吸油管通道和排油管通道，所述主箱体顶部中央铆接主箱体连接板。

其中，所述液压俘能系统具体包括：

压接在导线上的高压护套，所述高压护套下侧面铆接护套连接板；

安装在所述护套连接板上的第一万向轴；

往复泵，其底部与第二万向轴连接，所述第二万向轴与所述主箱体连接板相连接；所述往复泵包括活塞杆，所述活塞杆与绝缘套杆固定连接，所述绝缘套杆与所述第一万向轴连接；

所述往复泵底部设有两个液压管接头，位于其下侧的第一管接头通过吸油管与油箱连接，所述吸油管内自下而上安装吸油滤油器、比例溢流阀和吸油单向阀；所述比例溢流阀的控制线与电源线通过所述第一线路走廊进入所述副箱体；

位于所述往复泵底部上侧的第二管接头通过出油管与蓄能器连接，所述出油管内安装出油单向阀，所述蓄能器底部引出排油管，从所述排油管通道接入单向变量马达；所述单向变量马达的另一个接口接回油管，液压油经过所述回油管回流至所述油箱，所述油箱中央设有油量显示器，用于显示液压油油量、油压、油速信息，并通过信号线从所述第一线路走廊进入所述副箱体，传输给所述在线监测系统。

其中，所述转换蓄能系统具体包括：联轴器、发电机、整流器和蓄电池，所述单向变量马达通过所述联轴器与所述发电机连接，用于带动所述发电机运转，所述发电机产生的交流电通过电源线从所述第二线路走廊进入所述副箱体，再经过所述整流器整流为直流电，向所述副箱体中的所述蓄电池充电。

其中，所述在线监测系统具体包括：

设置在所述主箱体左侧面内部的内温度传感器和内湿度传感器；

设置在所述主箱体右侧面外部的外温度传感器和外湿度传感器；

通过环氧树脂粘接固定在所述副箱体上部的摄像头、无线传输器及其天线；

设置在所述无线传输器内的单片机，所述单片机用于接收所述油箱、摄像头、内温度传感器、内湿度传感器、外温度传感器和外湿度传感器分别发送的信息，再通过所述无线传输器的外部天线发送给运维总部。

其中，所述单片机还用于根据从所述无线传输器接收的指令，控制所述比例溢流阀的输入电流。

其中，所述摄像头和所述无线传输器的数据线与电源线均从所述第三线路走廊进入所述副箱体，其信号线连接在所述单片机上。

其中，所述主箱体前侧面通过上合页、下合页连接钢化玻璃门。

其中，所述回油管末端安装背压阀，所述背压阀用于消减由于虹吸产生的流量及压力的波动，使所述单向变量马达出口保持恒定压力。

本发明实施例的有益效果在于：结构相对简单，安全可靠，一方面能够针对导线风振进行抑振，另一方面由液压俘能系统将导线振动的振动能量转化为液压能，再利用单向变量马达将液压能转化为可利用的机械能，最后利用发电机将机械能转化为电能，供给蓄电池充电，带动在线监测系统获取振动信息，及时通知总部运维人员，运维人员可以时刻利用在线监测系统观察现场情况。与现有防振动装置相比，本发明同时解决输电线路抑制振动、在线监测的两大难题，可实现自动启动、自动探测、自动报警；功能可扩展，电源可用于其他用途，应用范围广；系统压力可控制，既能避免损伤导线，又能充分利用能量；对导线各个方向的振动均有效果；适用于各类输电线路杆塔；能够全天候运行，维护、制作难度低；一体化程度高，全程可监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种输电线路导线风振抑振控制系统的能量转换示意图。

图2为本发明实施例一种输电线路导线风振抑振控制系统的立体结构示意图。

图3为本发明实施例中机械承载系统的立体结构示意图。

图4为本发明实施例中副箱体内部结构的俯视示意图。

图5为本发明实施例中液压俘能系统的液压原理示意图。

图中各附图标记为：5-左套接板、6-右套接板、7-横担、8-左立柱、9-右立柱、10-左承重架、11-左支撑架、12-右承重架、13-右支撑架、14-承重板、15-主箱体、16-副箱体、17-吸油管通道、18-排油管通道、19-主箱体连接板、20-上合页、21-下合页、22-钢化玻璃门、23-第一线路走廊、24-第二线路走廊、25-第三线路走廊、26-高压护套、27-导线、28-护套连接板、29-第一万向轴、30-绝缘套杆、31-往复泵、32-活塞杆、33-第二万向轴、34-第一管接头、35-吸油管、36-油箱、37-吸油滤油器、38-比例溢流阀、39-吸油单向阀、40-第二管接头、41-出油管、42-蓄能器、43-出油单向阀、44-排油管、45-单向变量马达、46-固定节流阀、47-回油管、48-背压阀、49-空气过滤器、50-油量显示器、51-联轴器、52-发电机、53-整流器、54-蓄电池、55-内温度传感器、56-内湿度传感器、57-外温度传感器、58-外湿度传感器、59-摄像头、60-无线传输器、61-天线、62-单片机。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1和图2所示，本发明实施例提供一种输电线路导线风振抑振控制系统，包括：

机械承载系统，用于将所述输电线路导线风振抑振控制系统安装在输电线路杆塔上；

液压俘能系统，用于将输电线路杆塔上的导线的振动动能转化为液压能再以转动动能输出，同时降低导线的振动幅度；

转换蓄能系统，用于将所述液压俘能系统输出的转动动能转换为电能存储；

在线监测系统，用于监测导线的振动幅度，当导线振动幅度过大时发送警报信息。

请结合图3所示，机械承载系统还可以保护部分设备不受风雨侵蚀，包括：

平行间隔设置的左立柱8和右立柱9，分别通过左套接板5和右套接板6与输电线路杆塔的横担7拼接固定；

插接到左立柱8下端的左承重架10和插接到右立柱9下端的右承重架12；

搭接到左承重架10和右承重架12上的承重板14；

固定在承重板14上的主箱体15和嵌套在主箱体15内的副箱体16，主箱体15内部设置第一线路走廊23和第二线路走廊24，副箱体16设置第三线路走廊25，第一线路走廊23、第二线路走廊24、第三线路走廊25的终点均位于副箱体16内部。

具体地，左套接板5、右套接板6将输电线路杆塔的横担7与左立柱8、右立柱9拼接起来，膨胀螺丝紧固，左承重架10插接到左立柱8下端第一个插口中，与左立柱8垂直并通过焊接固定，左支撑架11一端插接到左立柱8下端第二个插口中焊接固定，另一端与左承重架10通过螺栓紧固；右承重架12插接到右立柱9下端第一个插口中，与右立柱9垂直并通过焊接固定，右支撑架13一端插接到右立柱9下端第二个插口中焊接固定，另一端与右承重架12通过螺栓紧固。将承重板14搭接到左承重架10、右承重架12上，再将主箱体15固定在承重板14上。主箱体15右上方嵌套安装副箱体16，使主箱体15的空间可以充分利用。主箱体15顶部左侧和中央各开一个直径十厘米的孔，分别作为吸油管通道17和排油管通道18。主箱体15顶部中央铆接主箱体连接板19，作为固定液压俘能系统的万向轴的地方。主箱体15前侧面通过上合页20、下合页21连接钢化玻璃门22，便于巡检人员通过望远镜观察主箱体15内部。主箱体15内部设置两个线路走廊，左后侧面是第一线路走廊23，右侧面是第二线路走廊24，副箱体16右侧面设置第三线路走廊25，第一线路走廊23、第二线路走廊24、第三线路走廊25的终点均位于副箱体16内部，便于在线监测系统工作。

再请参照图3所示，液压俘能系统用于将导线27运动的机械能（振动能）转化为液压能，再以转动动能输出，同时降低导线27运动幅度，其包括：

压接在导线27上的高压护套26，高压护套26下侧面铆接护套连接板28；

安装在护套连接板28上的第一万向轴29；

往复泵31，其底部与第二万向轴33连接，第二万向轴33与主箱体连接板19相连接；往复泵31包括活塞杆32，活塞杆32与绝缘套杆30固定连接，绝缘套杆30与第一万向轴29连接；

往复泵31底部设有两个液压管接头，位于其下侧的第一管接头34通过吸油管35与油箱36连接，吸油管35内自下而上安装吸油滤油器37、比例溢流阀38和吸油单向阀39；比例溢流阀38的控制线与电源线通过第一线路走廊23进入副箱体16；

位于往复泵31底部上侧的第二管接头40通过出油管41与蓄能器42连接，出油管41内安装出油单向阀43，蓄能器42底部引出排油管44，从排油管通道18接入单向变量马达45；单向变量马达45的另一个接口接回油管47，液压油经过回油管47回流至油箱36，油箱36中央设有油量显示器50，用于显示液压油油量、油压、油速信息，这些信息通过信号线从第一线路走廊23进入副箱体16，传输给在线监测系统。

具体地，高压护套26管口制成喇叭状，以避免损伤导线27。将高压护套26压接在导线27上，再在高压护套26下侧面铆接护套连接板28，在护套连接板28上安装第一万向轴29，第一万向轴29后接绝缘套杆30，保证后方仪器与导线27绝缘。绝缘套杆30固连往复泵31的活塞杆32，活塞杆32可以在往复泵31中自由伸缩。往复泵31底部安装第二万向轴33，第二万向轴33安装在主箱体连接板19上。往复泵31底部引出两个液压管接头，下侧是第一管接头34，通过吸油管35与油箱36连接，吸油管35内自下而上安装吸油滤油器37、比例溢流阀38、吸油单向阀39，吸油滤油器37阻止杂质进入往复泵31。比例溢流阀38的控制线与电源线通过第一线路走廊23进入副箱体16，由转换蓄能系统供电，受在线监测系统控制，调节比例溢流阀38的输入电流，即可改变吸油管35内的液压油压力，因此在本实施例中作为远程调压阀使用。吸油单向阀39用于防止往复泵31中的压力油倒灌。往复泵31底部上侧是第二管接头40，通过出油管41与蓄能器42连接，出油管41内安装出油单向阀43，用于防止蓄能器42中的压力油倒灌，蓄能器42底部引出排油管44，从排油管通道18接入单向变量马达45，排油管44中央安装固定节流阀46，防止流量过大。单向变量马达45的另一个接口接回油管47，将液压油导回油箱36。回油管47末端安装背压阀48，消减由于虹吸产生的流量及压力的波动，使单向变量马达45出口保持恒定压力，能正常输出流量。油箱36顶部安装空气过滤器49，防止灰尘进入油箱，保证油箱气压正常。油箱中央有油量显示器50，可以反映液压油压力、液压油流速信息，这些信息通过信号线从第一线路走廊23进入副箱体16，传输给在线监测系统。

转换蓄能系统用于将单向变量马达45输出的机械能转换为电能存储起来，并为液压俘能系统、在线监测系统提供运行时的电能，其包括联轴器51、发电机52、整流器53和蓄电池54。单向变量马达45通过联轴器51与发电机52连接，带动发电机52运转，获得的交流电通过电源线，从第二线路走廊24进入副箱体16，再经过整流器53整流为直流电，最后向副箱体16中的蓄电池54充电，如图4所示。

在线监测系统由转换蓄能系统的蓄电池54供电，当导线振动幅度过大，液压油流速加快，会向总部运维人员发出警报信息，运维人员可以利用在线监测系统观察现场情况，必要时发布命令，通过远程调节比例溢流阀38控制系统压力，抑制液压俘能系统对振动的响应。在线监测系统包括内温度传感器55、内湿度传感器56、外温度传感器57、外湿度传感器58、摄像头59、无线传输器60、天线61、单片机62。内温度传感器55和内湿度传感器56设置在主箱体15左侧面内部，其电源线与信号线走第一线路走廊23；外温度传感器57和外湿度传感器58设置在主箱体15右侧面外部。摄像头59与无线传输器60的天线61通过环氧树脂粘接固定在副箱体16上部，其数据线与电源线走第三线路走廊25，电源依靠蓄电池54提供，信号线连接在位于无线传输器60内的单片机62上，单片机62共接收油箱36、摄像头59、内温度传感器55、内湿度传感器56、外温度传感器57、外湿度传感器58分别发送的信息，通过无线传输器60的外部天线61发送给运维总部，运维总部可以向无线传输器60回馈命令，控制单片机62，进而控制比例溢流阀38的电磁铁，远程调节比例溢流阀38，以控制系统压力。

下面以导线27发生振动为例说明本实施例输电线路导线风振抑振控制系统的工作过程：

请结合图5所示，当导线27发生振动时，无论是纵向运动还是横向运动，必然导致导线27与主箱体15的相对距离发生周期性变化，往复泵31中的活塞杆32被导线27牵引产生周期性伸缩。第一万向轴29与第二万向轴33保证活塞杆32不发生弯折。当活塞杆32拉伸时，往复泵31中产生吸力，从油箱36中沿着吸油管35抽出液压油，依次经过吸油滤油器37、比例溢流阀38、吸油单向阀39进入往复泵31的无杆腔；当活塞杆32压缩时，液压油沿着出油管41，经过出油单向阀43进入蓄能器42，蓄能器42可以吸收峰值流量，并在流量不足时释放出来。液压油沿着排油管44经过固定节流阀46进入单向变量马达45，带动单向变量马达45运转，然后沿着回油管47经过固定节流阀46回到油箱36完成一次液压循环。单向变量马达45利用联轴器51带动发电机52运转，产生的交流电经过第二线路走廊24来到副箱体16中的整流器53整流，转化为直流电后供给蓄电池54充电。单片机62负责管理整个在线监测系统，收集油量显示器50、内温度传感器55、内湿度传感器56、外温度传感器57、外湿度传感器58、摄像头59的信息，通过无线传输器60发送给总部运维人员。运维人员得以时刻获得现场情况，必要时发布命令，通过远程调节比例溢流阀38控制系统压力，抑制液压俘能系统对振动的响应。

本发明的输电线路风振抑振控制在线监测装置及液压储能系统所用电元器件均为市售产品，例如：第一万向轴、第二万向轴为半固定万向轴WSS8，往复泵为ENBEI/恩倍单活塞液压泵，油箱为eworld铸铁油箱，单向变量马达为力克川低速单向变量马达，发电机为绿源低速直驱发电机ps-50000，整流器为MIC1N4007整流管，蓄电池为德际D3K双变换自保护UPS，内温度传感器、外温度传感器为WAVESHARE半导体数字温度传感器，内湿度传感器、外湿度传感器为AM2320晶体数字湿度传感器，摄像头为YAAN/亚安枪式防水摄像机，无线传输器为：DTECH/帝特无线高速传输器，单片机为NEC UPD78F9234。

通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于，结构相对简单，安全可靠，一方面能够针对导线风振进行抑振，另一方面由液压俘能系统将导线振动的振动能量转化为液压能，再利用单向变量马达将液压能转化为可利用的机械能，最后利用发电机将机械能转化为电能，供给蓄电池充电，带动在线监测系统获取振动信息，及时通知总部运维人员，运维人员可以时刻利用在线监测系统观察现场情况。与现有防振动装置相比，本发明同时解决输电线路抑制振动、在线监测的两大难题，可实现自动启动、自动探测、自动报警；功能可扩展，电源可用于其他用途，应用范围广；系统压力可控制，既能避免损伤导线，又能充分利用能量；对导线各个方向的振动均有效果；适用于各类输电线路杆塔；能够全天候运行，维护、制作难度低；一体化程度高，全程可监控。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种输电线路导线风振抑振控制系统，其特征在于，包括：

机械承载系统，用于将所述输电线路导线风振抑振控制系统安装在输电线路杆塔上；

液压俘能系统，用于将输电线路杆塔上的导线的振动动能转化为液压能再以转动动能输出，同时降低导线的振动幅度；

转换蓄能系统，用于将所述液压俘能系统输出的转动动能转换为电能存储；

在线监测系统，用于监测导线的振动幅度，当导线振动幅度过大时发送警报信息。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述机械承载系统具体包括：

平行间隔设置的左立柱（8）和右立柱（9），分别通过左套接板（5）和右套接板（6）与输电线路杆塔的横担（7）拼接固定；

插接到所述左立柱（8）下端的左承重架（10）和插接到所述右立柱（9）下端的右承重架（12）；

搭接到所述左承重架（10）和所述右承重架（12）上的承重板（14）；

固定在所述承重板（14）上的主箱体（15）和嵌套在所述主箱体（15）内的副箱体（16），所述主箱体（15）内部设置第一线路走廊（23）和第二线路走廊（24），所述副箱体（16）设置第三线路走廊（25），所述第一线路走廊（23）、第二线路走廊（24）、第三线路走廊（25）的终点均位于所述副箱体（16）内部。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述主箱体（15）顶部左侧和中央分别设有吸油管通道（17）和排油管通道（18），所述主箱体（15）顶部中央铆接主箱体连接板（19）。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述液压俘能系统具体包括：

压接在导线（27）上的高压护套（26），所述高压护套（26）下侧面铆接护套连接板（28）；

安装在所述护套连接板（28）上的第一万向轴（29）；

往复泵（31），其底部与第二万向轴（33）连接，所述第二万向轴（33）与所述主箱体连接板（19）相连接；所述往复泵（31）包括活塞杆（32），所述活塞杆（32）与绝缘套杆（30）固定连接，所述绝缘套杆（30）与所述第一万向轴（29）连接；

所述往复泵（31）底部设有两个液压管接头，位于其下侧的第一管接头（34）通过吸油管（35）与油箱（36）连接，所述吸油管（35）内自下而上安装吸油滤油器（37）、比例溢流阀（38）和吸油单向阀（39）；所述比例溢流阀（38）的控制线与电源线通过所述第一线路走廊（23）进入所述副箱体（16）；

位于所述往复泵（31）底部上侧的第二管接头（40）通过出油管（41）与蓄能器（42）连接，所述出油管（41）内安装出油单向阀（43），所述蓄能器（42）底部引出排油管（44），从所述排油管通道（18）接入单向变量马达（45）；所述单向变量马达（45）的另一个接口接回油管（47），液压油经过所述回油管（47）回流至所述油箱（36），所述油箱（36）中央设有油量显示器（50），用于显示液压油油量、油压、油速信息，并通过信号线从所述第一线路走廊（23）进入所述副箱体（16），传输给所述在线监测系统。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述转换蓄能系统具体包括：联轴器（51）、发电机（52）、整流器（53）和蓄电池（54），所述单向变量马达（45）通过所述联轴器（51）与所述发电机（52）连接，用于带动所述发电机（52）运转，所述发电机（52）产生的交流电通过电源线从所述第二线路走廊（24）进入所述副箱体（16），再经过所述整流器（53）整流为直流电，向所述副箱体（16）中的所述蓄电池（54）充电。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述在线监测系统具体包括：

设置在所述主箱体（15）左侧面内部的内温度传感器（55）和内湿度传感器（56）；

设置在所述主箱体（15）右侧面外部的外温度传感器（57）和外湿度传感器（58）；

通过环氧树脂粘接固定在所述副箱体（16）上部的摄像头（59）、无线传输器（60）及其天线（61）；

设置在所述无线传输器（60）内的单片机（62），所述单片机（62）用于接收所述油箱（36）、摄像头（59）、内温度传感器（55）、内湿度传感器（56）、外温度传感器（57）和外湿度传感器（58）分别发送的信息，再通过所述无线传输器（60）的外部天线（61）发送给运维总部。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述单片机（62）还用于根据从所述无线传输器（60）接收的指令，控制所述比例溢流阀（38）的输入电流。

8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述摄像头（59）和所述无线传输器（60）的数据线与电源线均从所述第三线路走廊（25）进入所述副箱体（16），其信号线连接在所述单片机（62）上。

9.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述主箱体（15）前侧面通过上合页（20）、下合页（21）连接钢化玻璃门（22）。

10.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述回油管（47）末端安装背压阀（48），所述背压阀（48）用于消减由于虹吸产生的流量及压力的波动，使所述单向变量马达（45）出口保持恒定压力。