CN115480131B - 一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，包括夹紧器、左抑振质量锤与右抑振质量锤；夹紧器顶部夹持于架空输电导线、底部左右两侧分别连接有左悬臂梁与右悬臂梁，左、右悬臂梁上分别设有三维振动传感器，左、右抑振质量锤的底部分别竖直连接有螺杆，螺杆分别与左、右悬臂梁的调节螺孔对应螺纹配合；螺杆底端设有托盘，托盘上放置有可叠加配重的质量块；左、右抑振质量锤的中部圆孔内壁设有环形弹性胶垫；该装置在实现架空输电导线三维振动状态监测的同时，还可实现架空输电导线全向、可调频抑振，有效地实现振动状态监测与架空输电线路全向抑振一体化集成。

Description

一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置

技术领域

本发明涉及架空输电导线检测技术领域，具体是一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置。

背景技术

架空输电线路是电力系统中传输电能的重要组成部分，是远距离输配电的主要方式。架空输电导线因运行环境恶劣，在雷击、风振、气体腐蚀等外界因素作用下极易造成架空输电导线断股现象。就风振而言，架空输电导线依据摆动频率和振幅的不同可分为三种：高频微幅的微风振动、中频中幅的尾流驰振和低频大幅的舞动。三种振动都会给输电线路造成损坏，其中微风振动发生得最为频繁。

在众多输电导线断股现象中，由于长时间的微风振动，引起架空输电导线的疲劳性断股最为普遍。微风振动造成的局部磨损或断股现象在初期并不明显，不易查巡，如果不及时准确监测辨识架空输电导线运行状态、并及时排除异常，将会引起架空输电线路故障，影响电力系统安全稳定运行。

就目前而言，针对微风振动情况下的架空输电线路抑振，广泛采用防振锤来实现架空输电导线振动抑制。而现阶段采用的防振锤多为固定的防振锤谐振频率，无法依据架空输电线路实际有针对性地实现防架空输电线路防振锤谐振频率的调节，无法实现全方向的振动抑制。

同时，近年来，针对于架空输电导线断股识别的监测越来越受到重视，并引起广泛关注。目前常用的检测方法有图像检测法、红外探测法和电涡流检测法。其中，图像检测法利用安装在铁塔固定位置的摄像机或者采用无人机上安装高清摄像机拍取架空输电导线图像，而后利用数字图像处理技术对获取的架空输电导线图像进行分析处理与辨识是否出现断股，采用此种方法受气候和拍照环境的影响较大，且无法得到内层钢芯铝绞线的断股情况，如只有在晴天、白天等有限条件下才能达到满意拍摄效果，在雾天、夜间、以及下雨天等无法获取较高质量图像；红外探测法在进行架空输电导线断股检测时，需要借助于红外成像仪等工具，利用热成像技术可实现对导线断股的检测，采用此种方法由于是非接触测量，测量过程中会受到线路运行环境中空气温度的影响，且用于长距离监测架空输电导线运行状况，成本较贵且系统复杂；电涡流检测法是通过涡流传感器来检测导线断股引起的涡流畸变，进而实现对架空输电导线断股的检测，采用此种方法无法有效检测导线内层的断股情况且测量结果易受传感器影响严重。尽管以上方法在进行架空输电导线断股识别时存在各自的优点，但真正用于运行环境恶劣(如较强的工频电磁干扰)的架空输电线路断股识别时均存在一些测量缺陷，无法满足实时监测要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，该装置在实现架空输电导线三维振动状态监测的同时，还可实现架空输电导线全向、可调频抑振，有效地实现振动状态监测与架空输电线路全向抑振一体化集成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，包括夹紧器、左抑振质量锤与右抑振质量锤；夹紧器顶部夹持于架空输电导线、底部左右两侧分别连接有左悬臂梁与右悬臂梁，左、右悬臂梁上分别设有三维振动传感器，三维振动传感器的外侧沿轴向设有一排调节螺孔、内侧设有橡胶片；左抑振质量锤与右抑振质量锤分别位于夹紧器左右两侧、通过中部圆孔套设于架空输电导线；左、右抑振质量锤的底部分别竖直连接有螺杆，螺杆分别与左、右悬臂梁的调节螺孔对应螺纹配合；螺杆底端设有托盘，托盘上放置有可叠加配重的质量块；左、右抑振质量锤的中部圆孔内壁设有环形弹性胶垫。

进一步的，所述三维振动传感器包括聚酰亚胺基底，聚酰亚胺基底上粘贴有三个单向康铜箔应变片，三个单向康铜箔应变片呈0°、45°、90°依次分布、分别实现X，Z，Y轴方向振动信号检测，三个单向康铜箔应变片覆盖有透明层树脂。

进一步的，所述单向康铜箔应变片的阻值120±1Ω，敏感栅尺寸100*3mm，基底尺寸120*6mm，室温应变极限20000um/m，灵敏系数2.1±2％，机械滞后1.2um/m，室温绝缘电阻10000MΩ。

进一步的，夹紧器通过固定板与左、右悬臂梁固定连接。

进一步的，所述环形弹性胶垫带有凹凸点。

本发明的有益效果是：三轴应变片粘贴在悬臂梁上，采用三轴应变片拾取振动信号，架空输电导线振动时利用悬臂梁放大振动幅度使应变片的康铜箔发生微弱形变，再检测形变带来的电流变化即可识别断股情况；与悬臂梁形成一体结构的抑振质量锤用于抑制架空输电导线的振动，环形弹性胶垫用于缓冲架空输电导线与抑振质量锤的碰撞与摩擦。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明左悬臂梁的俯视图；

图3是本发明抑振质量锤的示意图。

具体实施方式

结合图1～3所示，本发明提供一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，包括夹紧器1、左抑振质量锤19与右抑振质量锤29；夹紧器1顶部夹持于架空输电导线4、底部左右两侧分别连接有左悬臂梁11与右悬臂梁21，夹紧器通过固定板2、3与左、右悬臂梁固定连接。抑振质量锤由两个锤体单元相连构成，锤体单元中部呈半圆环形。

左、右悬臂梁上分别设有三维振动传感器，左三维振动传感器包括左聚酰亚胺基底14，左聚酰亚胺基底14上粘贴有三个左单向康铜箔应变片12，三个左单向康铜箔应变片覆盖有左透明层树脂30；右三维振动传感器包括右聚酰亚胺基底24，右聚酰亚胺基底24上粘贴有三个右单向康铜箔应变片22，三个右单向康铜箔应变片覆盖有右透明层树脂31。

在悬臂梁上，三维振动传感器的外侧沿轴向设有一排调节螺孔18、28，内侧设有橡胶片13、23；左抑振质量锤与右抑振质量锤分别位于夹紧器左右两侧、通过中部圆孔套设于架空输电导线4；左、右抑振质量锤的底部分别竖直连接有螺杆16、26，螺杆16、26分别与左、右悬臂梁的调节螺孔18、28对应螺纹配合；螺杆底端设有托盘15、25，托盘上放置有可叠加配重的质量块17、27；左、右抑振质量锤的中部圆孔内壁设有环形弹性胶垫110、210，环形弹性胶垫带有凹凸点。

左、右的三个单向康铜箔应变片在各自的聚酰亚胺基底呈0°、45°、90°依次分布、分别实现X，Z，Y轴方向振动信号检测。单向康铜箔应变片的阻值120±1Ω，敏感栅尺寸100*3mm，基底尺寸120*6mm，室温应变极限20000um/m，灵敏系数2.1±2％，机械滞后1.2um/m，室温绝缘电阻10000MΩ。

左、右抑振质量锤安装在架空输电导线4上，形成一种架空输电导线抑振结构。本实施例中左抑振质量锤距离夹紧器20cm，右抑振质量锤距离夹紧器22cm。左三维振动传感器距离夹紧器10cm，右三维振动传感器距离夹紧器11cm。当架空输电导线4在任何方向发生振动时，在惯性的作用下，左、右抑振质量锤抑振质量锤19、29将提供反向的惯性力，当振动幅度较大时，抑振质量锤19、29内侧将与架空输电导线4发生碰撞，从而进一步抑制振动，抑振质量锤19、29环绕架空输电导线，可以控制架空输电导线4竖向、横向和扭转向的振动抑制。通过抑振质量锤19、29与架空输电导线4的碰撞耗能，较传统防振锤耗能效果增加、抑振效果更突出。调节质量块17、27，以及改变左抑振质量锤19与右抑振质量锤29的位置均可以调节振动频率。

当架空输电导线4振动时，由于悬臂梁11、21通过夹紧器1与架空输电导线4刚性连接，会带动三维振动传感器随之振动，三维振动传感器中的康铜箔应变片12、22随之发生形变，电阻发生改变，电流也相应的发生变化。通过实时监测接收电流强度的变化，来间接测量架空输电导线振动时的振动频率，当架空输电线断股发生后，其振动特性发生相应变化，分析这些变化即判别架空输电导线是否出现断股。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，其特征在于，包括夹紧器、左抑振质量锤与右抑振质量锤；夹紧器顶部夹持于架空输电导线、底部左右两侧分别连接有左悬臂梁与右悬臂梁，左、右悬臂梁上分别设有三维振动传感器，三维振动传感器的外侧沿轴向设有一排调节螺孔、内侧设有橡胶片；左抑振质量锤与右抑振质量锤分别位于夹紧器左右两侧、通过中部圆孔套设于架空输电导线；左、右抑振质量锤的底部分别竖直连接有螺杆，螺杆分别与左、右悬臂梁的调节螺孔对应螺纹配合；螺杆底端设有托盘，托盘上放置有可叠加配重的质量块；左、右抑振质量锤的中部圆孔内壁设有环形弹性胶垫；

所述三维振动传感器包括聚酰亚胺基底，聚酰亚胺基底上粘贴有三个单向康铜箔应变片，三个单向康铜箔应变片呈0°、45°、90°依次分布、分别实现X，Z，Y轴方向振动信号检测，三个单向康铜箔应变片覆盖有透明层树脂。

2.根据权利要求1所述的一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，其特征在于，所述单向康铜箔应变片的阻值120±1Ω，敏感栅尺寸100*3mm，基底尺寸120*6mm，室温应变极限20000um/m，灵敏系数2.1±2％，机械滞后1.2um/m，室温绝缘电阻10000MΩ。

3.根据权利要求1所述的一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，其特征在于，夹紧器通过固定板与左、右悬臂梁固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种架空输电导线全向可调频抑振及断股识别装置，其特征在于，所述环形弹性胶垫带有凹凸点。