CN112197688A - 一种输配电塔架形变量预警方法及预警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输配电塔架形变量预警方法及预警装置，所述方法包括以下步骤：S1：将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点，并对应变片进行标号；S2：进行应变数据采集，每个应变片采集一组应变数据组；S3：提取每一组应变数据组中的最大应变数据值；比较最大应变数据值是否超过应变阈值，并设置对应报警点S4：构建输配电塔架模型，将每个报警点的应变数据导入对应输配电塔架模型中，生成形变的塔架模型；S5：判断每个报警点对应的最大应变数据是否超过形变预警阈值，若超过则输出告警信号。本发明通过二次的预警模式，先对应变数据进行阈值限定警报、再通过形变量进行阈值限定警报，增加了警报的精准性与可靠性。

Description

一种输配电塔架形变量预警方法及预警装置
技术领域
本发明涉及电力领域，更具体地，涉及一种输配电塔架形变量预警方法及预警装置。
背景技术
输配电塔架是输配电线路的基础，虽然输配电塔架在设计与安装的时候就已经考虑到在实际运用时的塔架荷载(塔架荷载包括面荷载、点荷载、风荷载、地震作用、温度作用、裹冰荷载、导线与地线张力，安装检修的各种附加荷载等)。但是在实际应用中，由于很多不可控因素导致了输配电塔架所受载荷超过了原本设计时的一个最高载荷(例如输配电塔架附近进行房屋建设、市政工程建设)，导致改变了输配电塔架所在的一个环境参数，从而导致塔架后期经受不住其它载荷而产生形变或倒塌。
输配电塔架作为一种高度和横向尺寸之比较大的高耸结构。其地震和风载荷在塔架中起主导作用，因为高宽之比较大，结构抗弯强度相对较柔，故在横向载荷作用下容易产生较大的振动和变形。
2020年2月19日公开的中国专利CN111256576A提供了一种环保型结构变形预警装置、方法及系统，涉及结构变形预警装置技术领域，解决了传统的监控量测耗费时间较长和不准确的问题，包括应变片、桥式电路、放大器、电压比较器和报警器，所述应变片设置在待监测结构的表面，所述桥式电路用于根据接收到的应变信号输出电压值，放大器将电压值放大后输入到电压比较器中与第一预设阈值进行对比，当放大后的电压超过预设阈值时，电压比较器向报警器发出告警信号，报警器报警。该系统仅对形变进行了一次预警，使得其对形变检测的可靠性无法得到保证。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的输配电塔架形变量预警可靠性不够高的缺陷，提供一种输配电塔架形变量预警方法及预警装置。
所述方法包括以下步骤：
S1：将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点，并对应变片进行标号；
S2：进行应变数据采集，每个应变片采集一组应变数据组；
S3：提取每一组应变数据组中的最大应变数据值；比较最大应变数据值是否超过应变阈值，若是，则根据最大应变数据值所在应变片设置对应报警点；若否，则不设置报警点；
S4：构建输配电塔架模型，将每个报警点的应变数据导入对应输配电塔架模型中，生成形变的塔架模型；
S5：判断每个报警点对应的最大应变数据是否超过形变预警阈值，若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
优选地，S2中应变数据采集具体为：
当应变片未产生形变量时，ADC模块采集数据采集电桥模组中桥臂电压；
当应变片产生形变量时，应变片的阻值会发生变化从而使桥臂电压产生变化，ADC模块实时采集桥臂电压；同时直流电压基准源为ADC模块提供电压的基准值进行校准。
优选地，S3中报警点的命名方式为：应变采集片*-应变数据组*-最大应变数据值*-警报点位置*；其中，“*”为应变片对应的标号。
优选地，S4中所述输配电塔架模型为3D输配电塔架模型。
优选地，所述告警信号包括告警提示音与告警信息显示。
优选地，所述告警信息包括：最大应变数据值和报警点位置。
优选地，将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点后，还在应变片上覆盖一层硅橡胶。以保证测试精度。
所述输配电塔架形变量预警装置包括数据采集模块、电桥直流基准电源、 ADC(Analog-to-Digital Converter，模拟/数字转换)模块、上位机、告警模块；
所述数据采集模块为由若干应变片组成的数据采集电桥模组；
所述电桥直流基准电源为ADC模块提供电压基准点；
ADC模块采集数据采集电桥模组桥臂电压，并将桥臂电压与电压基准点进线校准；然后将校准后的桥臂电压转换成数字信号发送给上位机；
上位机对数字信号进行数据处理，并判断输配电塔架是否产生形变；若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
优选地，所述告警模块包括蜂鸣器和显示屏；蜂鸣器和显示屏分别与上位机连接。
优选地，所述装置还包括数传电台，所述ADC模块将数字信号通过数传电台发送至上位机。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过二次的预警模式，先对应变数据进行阈值限定警报、再通过形变量进行阈值限定警报，增加了警报的精准性与可靠性。
附图说明
图1为实施例1所述输配电塔架形变量预警方法流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种输配电塔架形变量预警方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1：将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点，并对应变片进行标号；
S2：进行应变数据采集，每个应变片采集一组应变数据组；
S3：提取每一组应变数据组中的最大应变数据值；比较最大应变数据值是否超过应变阈值，若是，则根据最大应变数据值所在应变片设置对应报警点；若否，则不设置报警点；
S4：构建输配电塔架模型，将每个报警点的应变数据导入对应输配电塔架模型中，生成形变的塔架模型；
S5：判断每个报警点对应的最大应变数据是否超过形变预警阈值，若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
其中，S2中应变数据采集具体为：
当应变片未产生形变量时，ADC模块采集数据采集电桥模组中桥臂电压；
当应变片产生形变量时，应变片的阻值会发生变化从而使桥臂电压产生变化，ADC模块实时采集桥臂电压；同时直流电压基准源为ADC模块提供电压的基准值进行校准。
S3中报警点的命名方式为：应变采集片*-应变数据组*-最大应变数据值*- 警报点位置*；其中，“*”为应变片对应的标号。
S4中所述输配电塔架模型为3D输配电塔架模型。
所述告警信号包括告警提示音与告警信息显示。
所述告警信息包括：最大应变数据值和报警点位置。
将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点后，还在应变片上覆盖一层硅橡胶。(以保证测试精度。)
作为一个具体的实施例，下面结合具体实例对本实施例进行说明：
我们先将塔架现场的每一组应变采集系统任命为：应变采集系统1、应变采集系统2、应变采集系统3......变采集系统Y(其中Y为大于3的正整数)。
那么每一组应变采集系统采集到的数据为：应变数据组(1组)、应变数据组(2组)、应变数据组(3组)....应变数据组(Y组)。
那么第一组应变采集系统中的应变采集片为：应变采集片1A、应变采集片 1B、应变采集片1C、......应变采集片1X(其中X为大于等于3的正整数)。
那么第一组应变采集系统中的应变采集片所采集到的应变数据组相对应的为：应变片数据组1A、应变片数据组1B、应变片数据组1C、.........应变片数据组1X。
那么第一组应变采集系统中对应的每一组应变数据组实时更新的最大数值为：最大数值1A、最大数值1B、最大数值1C、.........最大数值1X.
然后比较最大应变数据值是否超过应变阈值，若是，则根据最大应变数据值所在应变片设置对应报警点；若否，则不设置报警点；
那么每一个最大数值对应的警报点的命名方式为：应变采集片1A-应变数据组1A-最大应变数据值1A-警报点位置1a，即警报点位置1a就是应变采集片1A 所在位置。
构建输配电塔架模型，将每个报警点的应变数据导入对应输配电塔架模型中，生成形变的塔架模型；
判断每个报警点对应的最大应变数据是否超过形变预警阈值，若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
本实施例将每一组应变采集系统中的应变片采集到的实时应变数据进行筛选出最大数值，再通过将最大数值与设定的预警阈值进行对比。那么当采集到的最大数值超过设定的预警阈值时，系统将会提示出警报点为哪一点以及对应的警报数值。(每一个采集点的应变预警阈值是根据配电网塔架厂家提供的应变数据报价进行设定的)。然后根据这个塔架上面安装了多少个数据采集模型、一个数据采集模块包括了多少个应变采集片，对警报点的位置与应变数据进行汇总。
输配电塔架在经受多个点或者多个面的应变之后，将会产生形变，本实施例采集配电网塔架上方的主要承重点的应变数据，也是为了模拟整个塔架在受到一些外力的时候的形变量，通过模拟形变量来判断该事件产生的外力是否会对塔架稳定性造成影响，例如台风的时候或者附近由基建工程的时候，假如塔架形变量到达预警值的时候，可提前对塔架进行加固，避免发生安全事故。
本实施例先将实际的输配电塔架进行3D仿真建模，再通过将上面所述方式获得的每一个应变采集系统采集到的警报点的位置与应变数据的汇总再进行二次汇总，形成了整个塔架的警报点的位置与应变数据汇总表。
再将每个警报点的应变值导入该塔架的3D模型中，形成一个发生形变的配电网塔架的3D模型。当模型的形变量超过形变阈值时，后台管理系统将会发出警报，管理人员可以做出相应的紧急措施。
本实施例通过二次的预警模式，先对应变数据进行阈值限定警报、再通过形变量进行阈值限定警报，增加了警报的精准性与可靠性。
本实施例通过3D模型的仿真预警，即可以达到数据可视化的效果，又可以提高数据真实性。
实施例2：
本实施例提供一种输配电塔架形变量预警装置，本实施例所述装置可实现实施例1所述方法，所述装置包括数据采集模块、电桥直流基准电源、ADC (Analog-to-DigitalConverter，模拟/数字转换)模块、上位机、告警模块；
所述数据采集模块为由若干应变片组成的数据采集电桥模组；
所述电桥直流基准电源为ADC模块提供电压基准点；
ADC模块采集数据采集电桥模组桥臂电压，并将桥臂电压与电压基准点进线校准；然后将校准后的桥臂电压转换成数字信号发送给上位机；
上位机对数字信号进行数据处理，并判断输配电塔架是否产生形变；若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
所述告警模块包括蜂鸣器和显示屏；蜂鸣器和显示屏分别与上位机连接。
所述装置还包括数传电台，所述ADC模块将数字信号通过数传电台发送至上位机。
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点，并对应变片进行标号；
S2：进行应变数据采集，每个应变片采集一组应变数据组；
S3：提取每一组应变数据组中的最大应变数据值；比较最大应变数据值是否超过应变阈值，若是，则根据最大应变数据值所在应变片设置对应报警点；若否，则不设置报警点；
S4：构建输配电塔架模型，将每个报警点的应变数据导入对应输配电塔架模型中，生成形变的塔架模型；
S5：判断每个报警点对应的最大应变数据是否超过形变预警阈值，若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
2.根据权利要求1所述输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，S2中应变数据采集具体为：
当应变片未产生形变量时，ADC模块采集数据采集电桥模组中桥臂电压；
当应变片产生形变量时，应变片的阻值会发生变化从而使桥臂电压产生变化，ADC模块实时采集桥臂电压；同时直流电压基准源为ADC模块提供电压的基准值进行校准。
3.根据权利要求2所述输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，S3中报警点的命名方式为：应变采集片*-应变数据组*-最大应变数据值*-警报点位置*；其中，“*”为应变片对应的标号。
4.根据权利要求3所述输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，S4中所述输配电塔架模型为3D输配电塔架模型。
5.根据权利要求4所述输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，所述告警信号包括告警提示音与告警信息显示。
6.根据权利要求5所述输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，所述告警信息包括：最大应变数据值和报警点位置。
7.根据权利要求6所述输配电塔架形变量预警方法，其特征在于，将若干片应变片设置于输配电塔架形变量待测点后，还在应变片上覆盖一层硅橡胶。
8.一种输配电塔架形变量预警装置，其特征在于，所述装置包括数据采集模块、电桥直流基准电源、ADC模块、上位机、告警模块；
所述数据采集模块为由若干应变片组成的数据采集电桥模组；
所述电桥直流基准电源为ADC模块提供电压基准点；
ADC模块采集数据采集电桥模组桥臂电压，并将桥臂电压与电压基准点进线校准；然后将校准后的桥臂电压转换成数字信号发送给上位机；
上位机对数字信号进行数据处理，并判断输配电塔架是否产生形变；若是，则输出告警信号；若否，则不输出告警信号。
9.根据权利要求8所述输配电塔架形变量预警装置，其特征在于，所述告警模块包括蜂鸣器和显示屏；蜂鸣器和显示屏分别与上位机连接。
10.根据权利要求9所述输配电塔架形变量预警装置，其特征在于，所述装置还包括数传电台，所述ADC模块将数字信号通过数传电台发送至上位机。
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