CN212506375U - 高压线塔抗变形装置及变形监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高压线塔抗变形装置及变形监测系统，装置包括高压线塔基座、安装基础和调节整平模块；所述高压线塔基座的顶部固定安装若干个所述安装基础；所述安装基础的布置数量，与高压线塔的塔脚数量相同；每个所述安装基础均对应安装一个所述调节整平模块；每个调节整平模块包括上连接板、下连接板、连接柱、连接球、连接螺杆、双向电机和齿轮。本实用新型提供的高压线塔抗变形装置及变形监测系统，能够有效对高压输电塔变形进行监测，并自动调整高压线塔变形情况，使高压线塔保持未变形状态，避免因地表变形或者其他不确定性因素引起的电塔倾斜乃至电力设施损坏，保证高压线塔安全可靠的工作。

Description

高压线塔抗变形装置及变形监测系统

技术领域

本实用新型属于高压线塔抗变形技术领域，具体涉及一种高压线塔抗变形装置及变形监测系统。

背景技术

地表移动变形是一种常见的地表变形现象，尤其是在新建城区及回填区域下，地表移动变形更为明显和剧烈，其破坏程度也更加严重。常见地表移动变形引起的损害包括输电线路电塔下沉及输电线路拉压破坏。我国现有大量的高压线塔位于地表移动变形区，地表变形会对输电线路造成大量破坏，为确保居民用电安全、满足社会发展中电能的安全供给，需要对输电线路进行大量的保护工作。

目前，针对输电线路的保护措施主要为：加固电塔塔身或者定期间检修输电线路。此种方式具有以下问题：当输电线路电塔较多时，需要大量的人员参与检修，费时费力。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种高压线塔抗变形装置及变形监测系统，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种高压线塔抗变形装置，包括：高压线塔基座(1)、安装基础(2)和调节整平模块(3)；

所述高压线塔基座(1)的顶部固定安装若干个所述安装基础(2)；所述安装基础(2)的布置数量，与高压线塔(4)的塔脚数量相同；每个所述安装基础(2)均对应安装一个所述调节整平模块(3)；

其中，每个所述调节整平模块(3)包括上连接板(3-1)、下连接板(3-2)、连接柱(3-3)、连接球(3-4)、连接螺杆(3-5)、双向电机(3-6)和齿轮(3-7)；

所述上连接板(3-1)和所述下连接板(3-2)上下相对设置；所述上连接板 (3-1)的四角位置，各通过一个所述连接柱(3-3)与所述下连接板(3-2)的四角位置连接，进而将所述上连接板(3-1)和所述下连接板(3-2)连接形成整体；其中，所述连接柱(3-3)包括连接柱本体(3-3-1)，所述连接柱本体(3-3-1) 的上端形成球形上端头(3-3-2)，所述连接柱本体(3-3-1)的下端形成球形下端头(3-3-3)，所述球形上端头(3-3-2)嵌入到所述上连接板(3-1)的对应球形槽内；所述球形下端头(3-3-3)嵌入到所述下连接板(3-2)的对应球形槽内；所述下连接板(3-2)的上表面形成第一半球形凹槽(3-2-1)，所述上连接板(3-1) 的下表面对称形成第二半球形凹槽；所述第一半球形凹槽(3-2-1)和所述第二半球形凹槽的直径，大于所述连接球(3-4)的直径，所述连接球(3-4)被夹持在所述第一半球形凹槽(3-2-1)和所述第二半球形凹槽中，并使所述上连接板 (3-1)相对于所述下连接板(3-2)进行微量移动；所述上连接板(3-1)与所述高压线塔(4)的一个塔脚固定连接；

所述安装基础(2)开设四个螺纹孔(2-1)；每个所述螺纹孔(2-1)对应安装一个所述连接螺杆(3-5)；其中，每个所述连接螺杆(3-5)的底部与所述螺纹孔(2-1)螺纹连接；每个所述连接螺杆(3-5)的顶部与所述下连接板(3-2) 的对应位置通过轴承转动连接；

在四个所述连接螺杆(3-5)的中心安装一个所述齿轮(3-7)，所述齿轮(3-7) 与各个所述连接螺杆(3-5)同时啮合，所述齿轮(3-7)与所述双向电机(3-6) 的输出轴固定，在所述双向电机(3-6)的驱动下，带动所述齿轮(3-7)旋转，所述齿轮(3-7)旋转时，带动各个所述连接螺杆(3-5)进行升降运动。

优选的，所述双向电机(3-6)固定安装于所述安装基础(2)的中心位置。

优选的，所述连接螺杆(3-5)包括连接螺杆本体(3-5-1)，所述连接螺杆本体(3-5-1)的表面具有等间距设置的若干个长条形凸起(3-5-2)，相邻长条形凸起(3-5-2)的间距，与所述齿轮(3-7)的齿相匹配；在各个所述长条形凸起 (3-5-2)的表面具有与所述螺纹孔(2-1)匹配的外螺纹(3-5-3)。

优选的，还包括硬质弹簧(5)；所述硬质弹簧(5)套设于各个所述连接螺杆(3-5)的外面，所述硬质弹簧(5)的一端抵于所述安装基础(2)的上表面，所述硬质弹簧(5)的另一端抵于所述下连接板(3-2)的下表面。

本实用新型还提供一种基于高压线塔抗变形装置的变形监测系统，包括高压线塔抗变形装置、电机控制主板(6)、水平检测传感器(7)、电磁波测距监测模块(8)、信息传输模块(9)、地表信号发射装置(10)和总控制中心；

每个高压线塔(4)的中部高度同一水平面，安装多个所述水平检测传感器 (7)；各个所述水平检测传感器(7)相互垂直；

每个高压线塔(4)的顶部安装所述电磁波测距监测模块(8)和所述信息传输模块(9)；双向电机(3-6)与所述电机控制主板(6)连接；

在监测区域的地面，安装多个所述地表信号发射装置(10)；

所述水平检测传感器(7)、所述电磁波测距监测模块(8)和所述电机控制主板(6)，均通过所述信息传输模块(9)，与所述总控制中心信号连接。

本实用新型提供的高压线塔抗变形装置及变形监测系统具有以下优点：

本实用新型提供的高压线塔抗变形装置及变形监测系统，能够有效对高压输电塔变形进行监测，并自动调整高压线塔变形情况，使高压线塔保持未变形状态，避免因地表变形或者其他不确定性因素引起的电塔倾斜乃至电力设施损坏，保证高压线塔安全可靠的工作。本实用新型具有监测简单高效的优点，降低检修人员工作量。

附图说明

图1为本实用新型提供的高压线塔抗变形装置隐藏高压线塔基座时的示意图；

图2为本实用新型提供的高压线塔基座和安装基础的装配方式图；

图3为本实用新型提供的调节整平模块的结构图；

图4为本实用新型提供的调节整平模块与安装基础的装配方式图；

图5为本实用新型提供的调节整平模块的分解状态图；

图6为本实用新型提供的连接螺杆在没有设置外螺纹时的示意图；

图7为本实用新型提供的地表信号发射装置的布置方式图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为实现对高压输电塔变形自动调整，避免因地表变形或者其他不确定性因素引起电塔倾斜乃至电力设施损坏，并实现对重点区域的监测，满足变形监测、自动调节及预警等的需求，本实用新型利用水平检测传感器、调节整平模块及无线传输技术，设计和制造一种高压线塔抗变形装置及周边区域变形监测系统。可大幅度的降低劳动强度并实现重点区域的自动化监测工作。

本实用新型提供一种高压线塔抗变形装置，参考图1，包括：高压线塔基座 1、安装基础2和调节整平模块3；

参考图2，高压线塔基座1的顶部固定安装若干个安装基础2；安装基础2由混凝土一次浇筑而成；安装基础上加工有螺纹孔，螺纹孔位置、尺寸与连接螺杆一致。

安装基础2的布置数量，与高压线塔4的塔脚数量相同；每个安装基础2均对应安装一个调节整平模块3；通常情况下，高压线塔4具有四个塔脚，因此，需要安装四个安装基础2。每个安装基础2的上面通过调节整平模块3与对应的一个塔脚连接。

其中，参考图3和图4，每个调节整平模块3包括上连接板3-1、下连接板3-2、连接柱3-3、连接球3-4、连接螺杆3-5、双向电机3-6和齿轮3-7；

上连接板3-1和下连接板3-2上下相对设置；上连接板3-1的四角位置，各通过一个连接柱3-3与下连接板3-2的四角位置连接，进而将上连接板3-1和下连接板3-2连接形成整体；其中，连接柱3-3包括连接柱本体3-3-1，连接柱本体3-3-1 的上端形成球形上端头3-3-2，连接柱本体3-3-1的下端形成球形下端头3-3-3，球形上端头3-3-2嵌入到上连接板3-1的对应球形槽内；球形下端头3-3-3嵌入到下连接板3-2的对应球形槽内；下连接板3-2的上表面形成第一半球形凹槽3-2-1，上连接板3-1的下表面对称形成第二半球形凹槽；第一半球形凹槽3-2-1和第二半球形凹槽的直径，大于连接球3-4的直径，连接球3-4被夹持在第一半球形凹槽3-2-1 和第二半球形凹槽中，并使上连接板3-1相对于下连接板3-2进行微量移动；上连接板3-1与高压线塔4的一个塔脚固定连接；上连接板3-1和下连接板3-2之间通过连接柱3-3和连接球3-4的连接方式，实质为一种柔性连接方式，降低调节过程中对塔的刚性作用力，避免对塔体本身结构造成破坏。

安装基础2开设四个螺纹孔2-1；每个螺纹孔2-1对应安装一个连接螺杆3-5；其中，每个连接螺杆3-5的底部与螺纹孔2-1螺纹连接；每个连接螺杆3-5的顶部与下连接板3-2的对应位置通过轴承转动连接；

在四个连接螺杆3-5的中心安装一个齿轮3-7，齿轮3-7与各个连接螺杆3-5同时啮合，齿轮3-7与双向电机3-6的输出轴固定，双向电机3-6固定安装于安装基础2的中心位置的安装孔中；在双向电机3-6的驱动下，带动齿轮3-7正向或反向旋转，齿轮3-7旋转时，带动各个连接螺杆3-5进行升降运动。

本申请中，电机控制主板6和双向电机封装保护，防止生锈受潮，保证调节过程中机械机构的灵活性。

实际应用中，如图6所示，连接螺杆3-5包括连接螺杆本体3-5-1，连接螺杆本体3-5-1的表面具有等间距设置的若干个长条形凸起3-5-2，相邻长条形凸起 3-5-2的间距，与齿轮3-7的齿相匹配；因此，在齿轮3-7的带动下，可驱动连接螺杆3-5旋转。又由于在各个长条形凸起3-5-2的表面具有与螺纹孔2-1匹配的外螺纹 3-5-3，连接螺杆3-5与螺纹孔2-1螺纹连接，因此，当连接螺杆3-5旋转时，会绕螺纹孔进行升降运动。

还包括硬质弹簧5；硬质弹簧5套设于各个连接螺杆3-5的外面，硬质弹簧5 的一端抵于安装基础2的上表面，硬质弹簧5的另一端抵于下连接板3-2的下表面。通过安装硬质弹簧5，可缓解连接螺杆3-5在双向电机3-6驱动下进行升降运动的力，使连接螺杆3-5动作缓和，避免对塔体本身结构造成破坏。

本实用新型还提供一种基于高压线塔抗变形装置的变形监测系统，包括高压线塔抗变形装置、电机控制主板6、水平检测传感器7、电磁波测距监测模块8、信息传输模块9、地表信号发射装置10和总控制中心；

每个高压线塔4的中部高度同一水平面，安装多个水平检测传感器7；各个水平检测传感器7相互垂直；通过对各个水平检测传感器7的分析，可判断高压线塔4是否发生倾斜。

每个高压线塔4的顶部安装电磁波测距监测模块8和信息传输模块9；双向电机3-6与电机控制主板6连接；

参考图7，在监测区域的地面，安装多个地表信号发射装置10；

水平检测传感器7、电磁波测距监测模块8和电机控制主板6，均通过信息传输模块9，与总控制中心信号连接。

上述变形监测系统的抗变形监测方法，包括以下步骤：

步骤1，监测区域安装多个高压线塔4；每个高压线塔4均安装高压线塔抗变形装置、电机控制主板6、水平检测传感器7、电磁波测距监测模块8和信息传输模块9；

在监测区域的地表选取若干个地表监测点，每个地表监测点安装地表信号发射装置10；

实际安装时，选择便于信号收发的位置安装。其中，地表监测点安装仅具有信号发射功能的地表信号发射装置10；而高压线塔4安装的电磁波测距监测模块8同时具有信号发射功能、信号接收功能和信号分析功能。

信息传输模块9安装于高压线塔4顶部，方便于监测数据传输，并可以保护数据传输相对安全，本实用新型利用电能直接控制，其直接从电力线上采用相应的变压措施后直接利用。

步骤2，总控制中心预存储每个高压线塔4的高压线塔标准位置信息，以及每个地表监测点的地表监测点标准位置信息；

步骤3，假设监测区域共有n个高压线塔4；每个电磁波测距监测模块8包括高压线塔电磁发射单元、高压线塔电磁接收单元和高压线塔距离计算模块；

在监测期间，地表信号发射装置10按周期同时向n个高压线塔4发射电磁波；

同时，每个高压线塔4通过高压线塔电磁发射单元，同时按周期向其他n-1 个高压线塔4发射电磁波；因此，高压线塔4通过高压线塔电磁接收单元，接收其他n-1个高压线塔4的电磁波，以及，同时接收来自于地表信号发射装置10的电磁波；

因此，对于每个高压线塔4，在每个监测周期，计算得到其他n-1个高压线塔4相对于自身的距离值，并计算得到每个地表监测点相对于自身的距离值；

步骤3，在本监测周期，对于n个高压线塔4，选择满足以下条件的高压线塔作为控制塔：

条件1：在前两个监测周期，高压线塔未发生倾斜；判断方式为：通过分析高压线塔的水平检测传感器7的检测数据，确定高压线塔是否发生倾斜；

条件2：在前两个监测周期，高压线塔未发生变形；判断方式为：高压线塔没有启动自身的双向电机3-6进行调节整平；

步骤4，因此，在本监测周期，假设共筛选出m个控制塔；每个控制塔，均计算得到其他n-1个高压线塔4相对于自身的距离值，以及，计算得到每个地表监测点相对于自身的距离值；

然后，对各个控制塔测量到的距离值，采用距离交会方法和最小二乘的解法，求得每个高压线塔4的高压线塔实测位置信息，以及，求得每个地表监测点的地表监测点实测位置信息；

步骤5，将每个高压线塔4的高压线塔标准位置信息与高压线塔实测位置信息进行对比，如果高压线塔实测位置信息偏离高压线塔标准位置信息超过阈值，则得出对应高压线塔4变形的结论；

将每个地表监测点的地表监测点标准位置信息与地表监测点实测位置信息进行对比，如果地表监测点实测位置信息偏离地表监测点标准位置信息超过阈值，则得出地表监测点变形的结论；

步骤6，在同一监测周期，当得出某个高压线塔4变形的结论时，根据高压线塔4变形的情形，对对应的高压线塔4的调节整平模块3进行控制，从而通过对双向电机3-6的控制，使高压线塔4调节到未变形状态；

具体的，假设某一个高压线塔4发生变形，根据变形的具体的情况，对4个调节整平模块3进行控制，从而调节高压线塔4的塔脚高度，提高位置低的塔脚高度，从而使4个塔脚高度相等，即实现调节整平的效果，防止高压线塔4产生过大的倾斜，保证高压线塔4安全。

步骤7，然后进入下一监测周期；由此实现实时对高压线塔4变形情况进行监测，并及时调平高压线塔4的效果。

步骤8，当监测结束后，综合对各个地表监测点的变形情况以及各个高压线塔4的变形情况进行综合分析，得出使高压线塔4变形的影响因素。

在某区域输电线安装建设中，采用本系统的具体过程如下：

1)根据输电线路设计方案放样确定高压线塔安装位置后进行地基的开挖，根据设计参数及当地地质土壤情况确定地基开挖深度以及塔座地基基础的尺寸。

2)根据尺寸浇筑高压线塔基座1，在浇筑高压线塔基座1时，同时浇筑四个安装基础2，在四个安装基础2上按照一定尺寸在制作螺纹孔2-1和用于安装双向电机3-6的装配孔，其尺寸位置严格与调节整平模块3中连接连接螺杆3-5的位置、尺寸一致。

3)待混凝土结构凝固，结束高压线塔基座1的浇筑，即开始调节整平模块3 和输电塔的加工安装工作。

首先，需要根据安装需求与强度要求，在螺纹孔2-1上方按照设计安装连接螺杆3-5、硬质弹簧、电机控制主板6及双向电机3-6，完成该部分安装后，由上连接板3-1、下连接板3-2、连接柱3-3、连接球3-4组装形成连接机构，并将其安装于连接螺杆3-5之上。

基本完成上述部件安装之后，即按照传统方法安装电塔，并在电塔中部安装相互垂直的两个水平检测传感器7，在电塔顶部安装电磁波测距监测模块8、信息传输模块9，即完成单一电塔监测调节的安装。

信息传输模块9安装于输电塔顶部，方便于监测数据传输，并留有多个接口，方便于其他监测手段的布设或相关数据的传输。该部分的能源供应直接从电力线上采用相应的变压措施后布设本系统的供电系统，即将所有用电原件连接到一起。

以上即完成单个智能化的高压线塔抗变形装置的变形监测系统的安装，按照该方式安装其他输电塔。并在地面区域按照一定的规则或监测需求安装布设所有的地表信号发射装置10即完成区域智能监测网的布设。

4)之后使用测量方式，获取所有电塔部分电磁波测距监测模块8的坐标并存储。所有地面监测点的坐标使用设计的电磁测距方法和距离交会法获取首期数据。将首期数据进行存储和可视化处理，并设定一定的数据获取周期进行监测，即完成本系统的安装布设工作。

本实用新型提供的高压线塔抗变形装置、变形监测系统以及抗变形方法具有以下优点：

(1)调节整平模块为一种柔性调节结构，可有效降低调节过程中对塔的刚性作用力，避免对塔体本身结构造成破坏；

(2)能够有效对高压输电塔变形进行监测，并自动调整高压线塔变形情况，使高压线塔保持未变形状态，避免因地表变形或者其他不确定性因素引起的电塔倾斜乃至电力设施损坏，保证高压线塔安全可靠的工作。本实用新型具有监测简单高效的优点，降低检修人员工作量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种高压线塔抗变形装置，其特征在于，包括：高压线塔基座(1)、安装基础(2)和调节整平模块(3)；

所述高压线塔基座(1)的顶部固定安装若干个所述安装基础(2)；所述安装基础(2)的布置数量，与高压线塔(4)的塔脚数量相同；每个所述安装基础(2)均对应安装一个所述调节整平模块(3)；

其中，每个所述调节整平模块(3)包括上连接板(3-1)、下连接板(3-2)、连接柱(3-3)、连接球(3-4)、连接螺杆(3-5)、双向电机(3-6)和齿轮(3-7)；

所述上连接板(3-1)和所述下连接板(3-2)上下相对设置；所述上连接板(3-1)的四角位置，各通过一个所述连接柱(3-3)与所述下连接板(3-2)的四角位置连接，进而将所述上连接板(3-1)和所述下连接板(3-2)连接形成整体；其中，所述连接柱(3-3)包括连接柱本体(3-3-1)，所述连接柱本体(3-3-1)的上端形成球形上端头(3-3-2)，所述连接柱本体(3-3-1)的下端形成球形下端头(3-3-3)，所述球形上端头(3-3-2)嵌入到所述上连接板(3-1)的对应球形槽内；所述球形下端头(3-3-3)嵌入到所述下连接板(3-2)的对应球形槽内；所述下连接板(3-2)的上表面形成第一半球形凹槽(3-2-1)，所述上连接板(3-1)的下表面对称形成第二半球形凹槽；所述第一半球形凹槽(3-2-1)和所述第二半球形凹槽的直径，大于所述连接球(3-4)的直径，所述连接球(3-4)被夹持在所述第一半球形凹槽(3-2-1)和所述第二半球形凹槽中，并使所述上连接板(3-1)相对于所述下连接板(3-2)进行微量移动；所述上连接板(3-1)与所述高压线塔(4)的一个塔脚固定连接；

所述安装基础(2)开设四个螺纹孔(2-1)；每个所述螺纹孔(2-1)对应安装一个所述连接螺杆(3-5)；其中，每个所述连接螺杆(3-5)的底部与所述螺纹孔(2-1)螺纹连接；每个所述连接螺杆(3-5)的顶部与所述下连接板(3-2)的对应位置通过轴承转动连接；

在四个所述连接螺杆(3-5)的中心安装一个所述齿轮(3-7)，所述齿轮(3-7)与各个所述连接螺杆(3-5)同时啮合，所述齿轮(3-7)与所述双向电机(3-6)的输出轴固定，在所述双向电机(3-6)的驱动下，带动所述齿轮(3-7)旋转，所述齿轮(3-7)旋转时，带动各个所述连接螺杆(3-5)进行升降运动。

2.根据权利要求1所述的高压线塔抗变形装置，其特征在于，所述双向电机(3-6)固定安装于所述安装基础(2)的中心位置。

3.根据权利要求1所述的高压线塔抗变形装置，其特征在于，所述连接螺杆(3-5)包括连接螺杆本体(3-5-1)，所述连接螺杆本体(3-5-1)的表面具有等间距设置的若干个长条形凸起(3-5-2)，相邻长条形凸起(3-5-2)的间距，与所述齿轮(3-7)的齿相匹配；在各个所述长条形凸起(3-5-2)的表面具有与所述螺纹孔(2-1)匹配的外螺纹(3-5-3)。

4.根据权利要求1所述的高压线塔抗变形装置，其特征在于，还包括硬质弹簧(5)；所述硬质弹簧(5)套设于各个所述连接螺杆(3-5)的外面，所述硬质弹簧(5)的一端抵于所述安装基础(2)的上表面，所述硬质弹簧(5)的另一端抵于所述下连接板(3-2)的下表面。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的高压线塔抗变形装置的变形监测系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的高压线塔抗变形装置、电机控制主板(6)、水平检测传感器(7)、电磁波测距监测模块(8)、信息传输模块(9)、地表信号发射装置(10)和总控制中心；

每个高压线塔(4)的中部高度同一水平面，安装多个所述水平检测传感器(7)；各个所述水平检测传感器(7)相互垂直；

每个高压线塔(4)的顶部安装所述电磁波测距监测模块(8)和所述信息传输模块(9)；双向电机(3-6)与所述电机控制主板(6)连接；

在监测区域的地面，安装多个所述地表信号发射装置(10)；

所述水平检测传感器(7)、所述电磁波测距监测模块(8)和所述电机控制主板(6)，均通过所述信息传输模块(9)，与所述总控制中心信号连接。

Images