输电线动弯应变量测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动弯应变测量领域，具体而言，涉及一种输电线动弯应变量测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]在远距离输电系统中，架空输电线路是其重要的组成部分，在输电系统运行中具有重要的地位。输电线路由于长期处于野外露天环境下，很容易受到诸如风、雨、冰霜、雷电等自然条件的影响而导致意外事故发生。在这些自然条件中以风振引发的事故最多。在风的作用下输电线路时刻处于振动状态，根据频率和振幅的不同，上述的输电线路振动大致可以分为三种:高频微幅的微风振动、中频中幅的次档距振动和低频大振幅的舞动。在上述振动中，输电线路微风振动发生最为频繁，且架空输电线路上经常发生超过允许幅值的微风振动，往往会导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断骨，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳磨损等，其中，导线的疲劳断股是架空输电线路中发生最为普遍的问题，严重时需要将输电线路重新更换。
[0003]针对导线在微风振动中疲劳断股的现象，业界普遍采用应变力来计算导线的形变量，进而计算出导线振动频率、导线振动幅度等特征量数据。该导线微风振动测量单元的结构如图1所示，包括线夹101、振动传感器102、紧固件103、应变片104和滚轮105，所述线夹101和紧固件103固定在导线106上，所述振动传感器固定在紧固件103上，所述滚轮105与导线106相接触，通过滚轮105感知导线106在微风作用下所产生的振动，应变片104直接测量在该点处导线106所产生的动弯应变值，振动传感器102直接测量在该点处导线106所产生的震动幅值。但是，该测量单元存在以下的缺陷:其属于有损测量，即应变片存在疲劳寿命的问题，应变片测量精度低易受安装工艺和工作温度的影响，并且只能测量单一方向的振动量测量结果不精确。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种输电线动弯应变量测量系统及方法，以改善现有动弯应变量测量为有损测量且测量精度不高的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。
[0007]进一步地，上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器，所述第二两轴加速度传感器采集所述线夹处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器将所述第一两轴加速度及第二两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理，得到距所述线夹预定距离处相对于所述线夹处的相对动弯应变量。通过对所述线夹与距线夹与距线夹预设距离处的振动加速度进行测量和处理可以精确测量出距线夹预设距离处相对于线夹处的动弯应变量的相对值。因线夹处存在振动，精确测量出距线夹预设距离处相对于线夹处的动弯应变量的相对值更能体现出导线的疲劳程度，所以其表征的动弯应变量的相对值更切合实际更精确。
[0008]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括存储器。其用于存储所述振动加速度、所述振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。在所述存储器存储上述数据防止因故障导致的上述数据丢失。
[0009]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括测量主机单元，所述第一测量单元还包括第一无线收发器，所述第二测量单元还包括第二无线收发器，所述测量主机单元包括第三无线收发器。测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据。测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，保证第一测量单元与第二测量单元测量数据的同步性，保证测量结果的准确性。同时，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据，保证数据的及时上传更新。
[0010]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括后台服务器单元，所述后台服务器单元接收并存储所述测量主机单元通过第三无线收发器发送的数据，上述数据是指动弯应变量或相对动弯应变量。后台服务器单元接收到上述数据供工作人员查看，方便工作人员及时了解待测导线的疲劳状况，以便工作人员及时检修。
[0011]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括:傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl(n)为gzl (η)对应的频域幅值。矢量合并模块，用于对Ayl (η)与Azl (η)进行矢量合并，得到振动幅值Α(η)。动弯应变值计算模块，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。
[0012]经过对单一测量处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值也更加精确。
[0013]进一步地，上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述的预定距离为89mm。所述进行数据处理的处理器包括:傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)及所述第二两轴加速度传感器采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gy2 (η)与Z轴上的振动加速度数据gz2 (η)分别进行傅里叶变换得到频域的幅值Ayl (n) ,Azl (η)，Ay2 (η)，Αζ2 (η)。其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值Ay2(n)为gy2 (η)对应的频域幅值，Αζ2 (η)为gz2(n)对应的频域幅值。矢量合并模块，用于将 Ayl (η)减 Ay2 (η)得到 Ay (η)，Azl (η)减 Αζ2 (η)得到 Az (η)，Ay (η)与 Az (η)进行矢量合并，得到振动幅值A(η)。动弯应变值计算模块，根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到相对动弯应变值D。其中，胃11?_0表示为待测导线直径。经过对线夹与距线夹预设距离处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的动弯应变值相对于在单一位置处测量计算的动弯应变值更加精确。
[0014]相对于现有技术，本发明中上述一种输电线动弯应变量测量系统包括以下有益效果:本发明提供一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。而采用两轴速度传感器替代现有技术中利用应变片的测量，不仅可以避免有损测量的不精确的问题，而且利用两轴速度传感器进行两个方向的振动加速度测量，计算出的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值更加精确。
[0015]为解决上述技术问题，本发明还提供一种输电线动弯应变量测量方法。该输电线动弯应变量测