专利名称：架空导线风振实时监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实时监测大跨越高压输电线路风振的一种仪器，特别是监测架空 导线在悬垂线夹、间隔棒、重型防振锤和消振措施出口处的相对振幅以及由此而导致架空 导线弯曲动弯应变的一种实时监测设备。
背景技术：
架空导线上的风振测量的基础理论由IEEE委员会在1965年给出，他们定义弯 曲幅度这个物理量，用以反映架空导线因风振疲劳弯曲的大小程度。弯曲幅度被定义为 距夹紧导线的某种夹具(如悬垂线夹)与导线的最后一个接触点(又称该夹具的出口 处)89mm (或3. 5英寸)之处对夹具出口处的相对位移的峰-峰值。目前国内外许多电力部门所采用的PAVICA输电线路测振仪，主要由一个感知架 空导线振动的传感器、数据储存系统和把这些器件安装到架空导线的固定线夹等器件所组 成。测试人员把PAVICA测振仪安装到架空导线上之后，传感器会把感知到的振动信号自动 地储存起来。检测结束后卸下测振仪，并从其中提取信号进行分析处理。从把测振仪安装 到架空导线之上到再把它拆卸下来，一般大约要半个月时间。这也就是说，检测人员需要在 15天之后，才能知道输电线路的风振情况，根本无法做到实时监测。而且PAVICA的体积比 较大，也有相当的重量(连同线夹在一起，估计不会小于600g)，把这些体积较大和重量不 轻的测振仪安装在振动着的架空导线之上，会使架空导线的振动情况发生很大的改变，这 就使得所测得的数据，不但是15天以前的，而且还偏离原有的振动状况。专利号为ZL200520130572. 8的振动监测装置通过测量架空导线上的两点(一点 是在被卡具卡紧的地方，另一点则在与可转动小轮的接触之处)之间的相对振动的参数实 现了对架空导线的实时监测。但它也存在不少缺陷首先，ZL200520130572. 8所用的互感器(抽能结构)是与卡具是并排连接的，从 它的附图3中看出，互感器与架空导线之间有相当的空隙(如果卡死，将严重影响架空导线 原有的振动)。但这样也存在一个隐患，就是当架空导线振动时，它与互感器的环形铁芯之 间一定会有相对运动，这将使得由此而产生的直流供电电源产生很小的纹波，而这个纹波 的频率与检测到的微风振动信号的频率是完全一致的。这就很可能发生共振，这正如在实 验室用带有50赫兹纹波的稳压电源来研究50赫兹的电信号，经常会发生这样和那样的问 题，使得它的测量准确度大大降低。其次，ZL200520130572. 8的设计是把整个装置中的所有的部件(除了一个可转动 的小轮)，都集中载荷在由卡具所卡的这一小段架空导线之上，这将严重影响该点架空导线 的振动，一般而论，过重的负载会使该点的振幅大大缩小，这个结果自然影响了测量的准确 性。再次，ZL200520130572. 8装置所采用的传感器的结构与传统的PAVICA输电线路 测振仪的传感器相似，这种的传感器所产生的电信号较小，使得整个检测装置的信号噪声 比也较小。
实用新型内容为了解决现有技术中存在的信噪比小的问题，本实用新型提供一种架空导线风振 实时监测系统，通过分离安装，以达到提高测量准确度的目的。为此，本实用新型采用以下技术方案架空导线风振实时监测系统，包括设于导线上的相对位移传感器、与相对位移传 感器相连的信号处理模块、将信号处理模块处理过的信号发射出去的通信模块以及给上述 模块供电的电源模块，电源模块包括从架空导线中吸取能量的电流互感器和稳压电源。其 特征在于所述信号处理模块、通信模块、电源模块与所述的相对位移传感器分离安装，所 述的相对位移传感器安装于导线上需要检测振动之处，其他的器件安装于不影响导线振动 之处，所述的电流互感器紧卡在导线上，所述相对位移传感器与其他器件通过电连接传递 信号。架空导线风振实时监测系统，包括设于导线上的相对位移传感器、与相对位移传 感器相连的信号处理模块、将信号处理模块处理过的信号发射出去的通信模块以及给上述 模块供电的电源模块，电源模块包括从架空导线中吸取能量的电流互感器和稳压电源，其 特征在于所述信号处理模块、通信模块、电源模块与所述的相对位移传感器分离安装，所 述的相对位移传感器安装于导线的振动检测段上，所述信号处理模块、通信模块、电源模块 则安装于导线的限位点附近，所述的电流互感器紧卡在导线上，所述相对位移传感器与其 他器件通过电连接传递信号。导线的限位点包括如防振锤、悬锤线夹所处位置，这些位置对导线振动影响较小。作为对上述技术方案的完善和补充，本实用新型进一步采取如下技术措施或是这 些措施的任意组合对所述的系统，如果需要检测的是悬垂线夹出口处的振动，则把所述信号处理模 块、通信模块、电源模块安装于线夹一侧的耐张档上，把所述的相对位移传感器安装于线夹 另一侧需要检测的直线档上，它们之间通过电连接传递信号。有悬垂线夹的阻隔，耐张档内 负载重物，对直线档内的振动影响很小。所述相对位移传感器包括一个固定于架空导线上的壳体，壳体内设有输出电信号 的压力-电信号转换器件；所述的相对位移传感器包括一根贯穿壳体内外的传动杠杆，该 传动杠杆以与壳体的接触点为支点；位于壳体外的一段传动杠杆为长臂，具有与架空导线 相接触的弯曲幅度信号输入端；位于壳体内的一段传动杠杆为短臂，具有一个输出端，该输 出端直接压在压力-电信号转换器件之上，并使它因受压力而输出电信号。弯曲幅度信号 输入端到杠杆支点的距离远远大于弯曲幅度信号输出端到杠杆支点的距离。在压力-电信 号转换器件感受压力信号并转换成电信号之前，传动杠杆先将弯曲幅度信号输入端因架空 导线振动而产生的压力信号放大后从弯曲幅度信号输出端输出给压力-电信号转换器件， 能有效增大其输出的电信号，提高信噪比。即便架空导线的振动较小，本实用新型的传感器 还是能感受到振动并产生电信号。所述的传动杠杆端部连接一个小圆柱体，作为弯曲幅度信号的输入端，该圆柱体 的轴向与架空导线的轴互相垂直。小圆柱体具有一定的长度，当架空导线在振动时出现一 定的横向位移时，弯曲幅度信号输入端也能保证与架空导线紧密接触，获得准确的信号。所
4述小圆柱体的长度大于架空导线中单股导线直径的2倍。所述的弯曲幅度信号输入端到传动杠杆支点的距离为弯曲幅度信号输出端到传 动杠杆支点的距离的5倍以上。所述的传动杠杆呈L形，包括两个垂直相交的直条部，较长的直条部贯穿壳体内 外并与的压力-电信号转换器件接触，较短直条部的末端连接所述圆柱体。所述的传动杠杆，其短臂与的压力-电信号转换器件接触，其长臂的末端连接所 述小圆柱体。所述的弯曲幅度信号输入端到传动杠杆支点的水平距离远远大于弯曲幅度信号 输出端到传动杠杆支点的水平距离。所述的压力-电信号转换器件为压电晶体或其它适当转换器件。压电晶体体积 小、重量轻、能可靠地将压力信号转换成电信号。所述的壳体通过线夹固定于架空导线之上，安装方便。有益效果本实用新型通过将相对位移传感器以外的器件设置到不影响架空导线 振动的区域提高了监测准确度，通过设置传动杠杆对架空导线的振动力进行预先放大，有 效增大了传感器输出的电信号，由于机械力的放大不会引入电子噪声，因此就大大提高了 信号噪声比，就有可能监测到更加微弱的风振信号。
图1为本实用新型的原理示意框图；图2为本实用新型安装结构示意图；图3为本实用新型相对位移传感器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的架空导线风振实时监测系统，相对位移传感器7、信号处理模块8、作 为通信模块的超高频发射模块9依次连接，稳压电源11给信号处理模块8和超高频发射模 块9供电。稳压电源11与电流互感器10相连接，相对位移传感器7中(图3)，压力-电信号转换器件1固定在壳体4内，壳体4的 侧壁开有贯穿口，传动杠杆2从该贯穿口穿过壳体，贯穿口也作为杠杆的支点C。传动杠杆可制成L形，较长的直条部横穿壳体并紧贴在压电晶体1上，较短的直条 部端头连接小圆柱体3，该圆柱体的轴向与架空导线的轴垂直，其长度至少为架空导线中单 股导线直径的2倍。小圆柱体与架空导线的接触点A到支点C(B)的力臂远远大于传动杠 杆对压电晶体的作用力中心点D到支点C的力臂。壳体通过线夹5固定于架空导线上，线夹与架空导线的卡紧点B和小圆柱体与架 空导线的接触点A即需要测量相对位移的两点。本实用新型的传动杠杆也可根据情况制成其他形状，如曲形、折角形等。线夹5、压 电晶体1和晶体的壳体4等三器件之间的机械连接完全是刚性的，传动杠杆2与小圆柱体 3之间的连接、传动杠杆2与压力-电信号转换器件1之间的连接也是刚性的。监测时，一旦架空导线发生振动，A、B两点之间就有相对位移发生，振动力从A处 被小圆柱体所感知，经过传动杠杆的放大，传递到压力-电信号转换器件上，其受力之后就输出一个与力正相关的电信号给信号处理模块，信号处理模块对该电信号进行处理并通过 超高频发射模块发送。本实用新型的各零部件在架空导线上是分散安装的(图2)，把在测振点(即线段 6)上的负载重量减轻到最低，只有一只仅有几十克重的相对位移传感器7与之相连接。其 余的零部件都安装到对重量很不敏感的那些线段(如紧靠重型防震锤的旁边，悬垂线夹的 另一端出口处等)，这样就能尽量保持导线原有的振动状态，监测到尽量接近实际振动的各 种参数，而不是已经大大改变了的振动参数。以设在监测大跨越导线悬垂线夹出口处为例，如图2所示，把很轻很小的相对位 移传感器7安装在悬垂线夹的出口处架空导线6的“直线档”内，把其余器件包括信号处理 模块8、超高频发射模块9、稳压电源11、电流互感器10打包成组合12安装在悬垂线夹另一 侧的架空导线14上，即所谓‘耐张档’的那一侧。有悬垂线夹13的阻隔，耐张档内负载重 物，对直线档内的振动影响很小。应当指出，本实施例仅列示性地说明本实用新型的原理及功效，而非用于限制本 实用新型。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本实用新型的精神及范围下，对上述实 施例进行修改。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求1.架空导线风振实时监测系统，包括设于导线上的相对位移传感器、与相对位移传感 器相连的信号处理模块、将信号处理模块处理过的信号发射出去的通信模块以及给上述模 块供电的电源模块，电源模块包括从架空导线中吸取能量的电流互感器和稳压电源，其特 征在于所述信号处理模块、通信模块、电源模块与所述的相对位移传感器分离安装，所述 的相对位移传感器安装于导线的振动检测段上，所述信号处理模块、通信模块、电源模块则 安装于导线的限位点附近，所述的电流互感器紧卡在导线上，所述相对位移传感器与其他 器件通过电连接传递信号。
2.根据权利要求1所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述相对位移传 感器包括一个固定于架空导线上的壳体，壳体内设有输出电信号的压力-电信号转换器 件；所述的相对位移传感器包括一根贯穿壳体内外的传动杠杆，该传动杠杆以与壳体的接 触点为支点；位于壳体外的一段传动杠杆为长臂，具有与架空导线相接触的弯曲幅度信号 输入端；位于壳体内的一段传动杠杆为短臂，具有一个输出端，该输出端直接压在压力-电 信号转换器件之上，并使它因受压力而输出电信号。
3.根据权利要求2所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述的传动杠杆 端部连接一个小圆柱体，作为弯曲幅度信号的输入端，该圆柱体的轴向与架空导线的轴互 相垂直。
4.根据权利要求3所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述小圆柱体的 长度大于架空导线中单股导线直径的2倍。
5.根据权利要求3所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述的传动杠杆 呈L形，包括两个垂直相交的直条部，较长的直条部贯穿壳体内外并与的压力-电信号转换 器件接触，较短直条部的末端连接所述圆柱体。
6.根据权利要求2-5任一项所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述的 弯曲幅度信号输入端到传动杠杆支点的距离为弯曲幅度信号输出端到传动杠杆支点的距 离的5倍以上。
7.根据权利要求2-5任一项所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述的 压力-电信号转换器件为压电晶体。
8.根据权利要求2-5任一项所述的架空导线风振实时监测系统，其特征在于所述的 壳体通过线夹固定于被监测的导线之上。
专利摘要架空导线风振实时监测系统，涉及一种高压输电线路的检测仪器。现有技术存在仪器的重量、体积偏大，测量误差大等问题，本实用新型的信号处理模块、通信模块、电源模块与所述的相对位移传感器分离安装，解决了重量、体积偏大等问题，减小了测量误差；至于它们之间的连接可以通过低噪声电缆来实现。所述的电流互感器紧密地卡在架空导线上，减小了与振动信号频率相同的电源纹波，有效地防止了共振的发生，提高了测量的稳定性。
文档编号G01H11/08GK201926499SQ201020532358
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者刘斌, 季世泽, 张喜泽, 张大义, 蔡丹宙, 韩云武, 马瞻, 黄国飞 申请人:上海电缆研究所