CN110661224A - 一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤 - Google Patents

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刘呈昌
于鑫
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刘阳
李晨明
叶丽军
王伟阳
王昌存
王迪
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Abstract

本发明提供了一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，包括左锤体、右锤体和连接杆，左锤体和右锤体经连接杆相连，左锤体的外表面安装有风压传感器，风压传感器环绕左锤体一周，用于测量防震锤锤体表面各个方向的风压，左锤体的内部安装有运动测量装置，用于测量运动的加速度和角加速度，左锤体的内部还安装有通信装置，右锤体的内部安装有电池，用于为其他装置提供电量，右锤体内部还设有中央处理装置，用于采集和处理数据。本发明将防震锤锤头外径与导线外径保持一致，同时在防震锤锤头安装风压测量传感器，实现测量防振锤锤头圆周各个位置的风压，从而准确测量得到导线实际受力方向和大小，进而监测导线的风偏或舞动情况。

Description

一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤
技术领域
本发明属于输电设备领域，尤其是涉及一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤。
背景技术
架空电力线路受风、冰、低温等气象条件的影响，容易产生振动。如果振动频率较高而振幅很小，架空线在悬点处反复被拗折，引起材料疲劳，最终导致断股、断线。如果振动的频率很低，而振幅却很大，则容易引起相间闪络，造成线路跳闸、停电或烧伤导线等严重事故。为了避免上述问题，可以将防震锤加挂在线路塔杆悬点处，用于吸收或减弱振动能量，改变线路摇摆频率，从而防止线路的振动。
输电线路在强风的作用下容易发生相间不同期摇摆，一方面会造成相间距离减小，严重时会导致相间击穿，悬挂点处相对地闪络；另一方面在长时间的风偏之后容易造成绝缘子、金具、杆塔的疲劳损坏。如果在冬季持续平稳风作用在覆冰的输电线路上，则可能发生舞动。因此，需要对输电线路的风荷载进行实时监测。
但是以往对风荷载的监测过程中，均将导线实际受风面积等效成沿导线轴向的截面积，将导线在迎风面各点处风速、风向、风压均认为相同，这种等效处理忽略了导线形状能够改变其周围的风压值以及风速，特别是在导线覆冰情况下影响最为明显，风甚至能够提供导线持续的上向的升力从而造成线路舞动。
传统的方案只能反应线路周边风向、风力的情况，不能真实反应导线圆周表面实际受力大小和方向，测量单一的风速、风压或风偏，测量结果无法准确代表输电线路所受的风荷载大小，没有将监测风载荷与防震锤结合，监测风载荷的装置为一个独立的装置，没有实现防震锤的利用，风载荷监测设备需要另行安装，费时费力，且需要占用额外的空间。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，以解决现有技术中提到的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，包括左锤体、右锤体和连接杆，左锤体和右锤体经连接杆相连，左锤体的外表面安装有风压传感器，风压传感器环绕左锤体一周，用于测量防震锤锤体表面各个方向的风压，左锤体的内部安装有运动测量装置，用于测量运动的加速度和角加速度，左锤体的内部还安装有通信装置，通过4G或5G传输数据，右锤体的内部安装有电池，用于为其他装置提供电量，右锤体内部还设有中央处理装置，用于采集和处理数据。
进一步的，所述左锤体外部和右锤体外部均安装有太阳能电池板。
进一步的，防震锤的锤体直径与防震锤所安装的输电线路导线直径一致。
进一步的，所述风压传感器可以为压敏、片状或环形传感器。
进一步的，通信装置的天线可以伸出锤体，传感器监测到的数据通过通信装置利用4G或5G传输到后台的上位机中。
进一步的，若干个防震锤安装在一根导线的不同位置，用于测量整根导线在风中的受力和运动情况。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤具有以下优势：
(1)本发明将防震锤锤头外径与导线外径保持一致，同时在防震锤锤头安装风压测量传感器，实现测量防振锤锤头圆周各个位置的风压，从而准确测量得到导线实际受力方向和大小，进而监测导线的风偏或舞动情况；
(2)本发明通过同时安装风压传感器和运动测量装置，同时测量风压大小和导线的风偏舞动情况，综合分析输电线路所受的风荷载，提高检测精度；
(3)本发明将风载荷监测装置与防震锤结合，实现了防震锤的多功能化，避免造成浪费；
(4)将风载荷监测装置与防震锤形成一体，在安装时仅需安装一次，节约安装时间，且便于后续维修更换。同时减少监测装置的所占空间。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤的外部结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤的内部结构示意图；
图3为本发明实施例所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤的原理图。
附图标记说明：
1-风压传感器；2-太阳能电池板；3-运动测量装置；4-通信装置；5-中央处理装置；6-电池。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-3所示，本发明提供一种具备监测架空输电线路风荷载功能的防震锤，包括左锤体、右锤体和连接杆，所述左锤体和所述右锤体经所述连接杆相连，左锤体的外表面安装有风压传感器1；所述左锤体和所述右锤体与防震锤所安装的输电线路导线直径一致，所述风压传感器1,环绕锤体一圈，可以测量防震锤锤体表面各个方向的风压；所述左锤体的内部安装有运动测量装置3，所述运动测量装置3可以测量运动的加速度和角加速度；所述右锤体的内部安装有电池6，所述电池6可以为其他装置提供电量；所述左锤体的剩余外部和所述右锤体的外部安装有太阳能电池板2；所述左锤体的内部安装有通信装置4，所述的具备监测架空输电线路风荷载功能的防震锤通过4G或5G传输数据；所述右锤体的内部安装有中央处理装置5，所述的中央处理装置5可以对数据进行采集和处理；所述的具备监测架空输电线路风荷载功能的防震锤在一根导线上安装多个；所述左锤体和所述右锤体可以互换。
防震锤的锤体直径与防震锤所安装的输电线路导线直径一致，在防震锤的一个锤体上安装一圈风压传感器1，如图1中填充网格的区域，风压传感器1可以为压敏、片状或环形传感器，传感器可以测量各个方向的风垂直于防震锤锤体表面的风力，因为防震锤锤体的直径与防震锤所安装的输电线路导线直径一致，所以传感器测量到的风力大小可等效视为输电线路导线所受的风力大小。
在防震锤的锤体内部安装运动测量装置3，用于测量运动的加速度和角加速度，通过计算，得到运动的速度、角速度、位移和转角等运动量，进而可以确定导线实际运行方向和大小，从而可以测量出导线在风力影响下的风偏和舞动情况。
根据风压传感器1测量到的所受风力大小与运动测量装置3测量的导线风偏和舞动，可以综合分析出导线所受风荷载的影响，对风荷载进行监测。
在防震锤锤体内安装通信装置4，通信装置4的天线可以伸出锤体，传感器监测到的数据通过通信装置利用4G或5G传输到后方。
在防震锤锤体外部除了安装风压传感器的其余区域表面安装太阳能电池板5，如图1中填充横线的区域，同时在防震锤的锤体内部安装电池6，电池6为风压传感器1、运动测量装置3和通信装置4进行供电，通过太阳能电池板2取能为电池充电。
在防震锤的锤体内部安装中央处理装置5，中央处理装置5可以对风压传感器1和运动测量装置3的监测数据进行采集，并可以对采集到的数据进行分析和计算，同时控制通信装置4将数据传输至后台。中央处理装置5还可对电池6和太阳能电池板2进行管理，控制充放电。
在一根导线上选取多个点安装防震锤，用于测量整根导线在风中的受力和运动情况。优选的方案是根据防震锤的相关安装规范进行计算，先选取出应安装防震锤的位置，然后为更好的监测风荷载，根据导线的情况选取剩余几个安装点，使测量结果能更好的代表整根导线的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，其特征在于：包括左锤体、右锤体和连接杆，左锤体和右锤体经连接杆相连，左锤体的外表面安装有风压传感器，风压传感器环绕左锤体一周，用于测量防震锤锤体表面各个方向的风压，左锤体的内部安装有运动测量装置，用于测量运动的加速度和角加速度，左锤体的内部还安装有通信装置，通过4G或5G传输数据，右锤体的内部安装有电池，用于为其他装置提供电量，右锤体内部还设有中央处理装置，用于采集和处理数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，其特征在于：所述左锤体外部和右锤体外部均安装有太阳能电池板。
3.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，其特征在于：防震锤的锤体直径与防震锤所安装的输电线路导线直径一致。
4.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，其特征在于：所述风压传感器可以为压敏、片状或环形传感器。
5.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，其特征在于：通信装置的天线可以伸出锤体，传感器监测到的数据通过通信装置利用4G或5G传输到后台的上位机中。
6.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路风荷载监测的防震锤，其特征在于：若干个防震锤安装在一根导线的不同位置，用于测量整根导线在风中的受力和运动情况。
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