一种铁塔受力及预维护分析方法与流程

本申请涉及输电线路铁塔安全监控领域，更具体地说，涉及一种铁塔受力及预维护分析方法。

背景技术：

1、恶劣风雨天气往往会造成多基输电铁塔倒塔，不近造成大范围用户停电，也造成了巨大的经济损失，经分析气象数据，大多数倒塔时风速并未超过设计风速。目前输电铁塔是采用此地区最大控制气象条件设计值，根据通用设计进行建设。然而，同一地区的地形及气象有所不同，风力、风向能够导致结构振动或者多重气象耦合导致铁塔的疲劳损伤的情况下，铁塔关键部位的屈服强度会有所降低，并且由于未进行有效预维护，输电铁塔会出现严重损坏的情况，造成大面积停电及巨大财产损失。

2、为解决上述问题，公开号为cn104092308b的发明专利公开了一种应力量测的输电铁塔在线安全监测系统及方法。首先在铁塔关键部位安装应力传感器，安装点可以通过有限元分析施加负载得出。应力传感器的测量值通过网络传到后台服务器，后台服务器针对每组数据，结合钢材的强度的均值和方差，实时计算出每段主材的可靠度，从而可以获得铁塔的整体可靠度。可见，现有技术可实现对输电杆塔应力状况的实时监控，但由于通常在恶劣天气发生应力告警，无法进行即时作业，难以实现对铁塔补强的有效补救。

3、因此，如何对铁塔进行受力监测并进行预维护，减少突发恶劣天气情况下的停电及倒塔损失，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种铁塔受力及预维护分析方法，以解决上述问题。

2、本申请提供的技术方案如下：

3、一种铁塔受力及预维护分析方法，铁塔上设置有至少一个应力传感器，用于获取铁塔相应部位的应力监测值，所述方法包括：

4、获取影响铁塔受力的相关气象因素和铁塔各个部位的疲劳损伤经验值，所述相关气象因素和疲劳损伤经验值基于铁塔立塔位置的历史气象数据和历史应力监测数据确定；根据疲劳损伤经验值，对相关气象因素进行分级，用于表征相关气象因素对铁塔疲劳损伤的影响程度；获取铁塔立塔位置的实时气象数据；根据实时气象数据和分级后的相关气象因素，按照对应的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值，对铁塔各个部位疲劳损伤情况进行预测；根据铁塔各个部位的疲劳损伤预测值，生成铁塔预维护策略，包括预维护部位、预维护部位对应的补强系数和预维护时间，预维护时间包括立即维护和在停电计划区间内维护。

5、其中一种可能的实现方式中，所述获取影响铁塔受力的相关气象因素，包括：

6、获取铁塔立塔位置的历史气象数据和历史应力监测数据；其中，所述历史气象数据包括风速数据、风向数据、覆冰以及某一方向上不同平均风速出现的概率，所述历史应力监测数据包括铁塔各个部位的历史应力监测值；

7、根据所述历史气象数据和历史应力监测数据，对影响铁塔受力的气象数据进行相关性分析，提取相关气象因素。

8、其中一种可能的实现方式中，所述获取铁塔立塔位置的历史气象数据和历史应力监测数据之后，所述方法还包括：

9、对所述历史气象数据和历史应力监测数据进行数据预处理，清除异常数据和重复数据。

10、其中一种可能的实现方式中，获取铁塔各个部位的疲劳损伤经验值，包括：

11、根据铁塔各个部位的应力监测值，基于无损检测技术各个部位存在的缺陷及损伤，确定各个部位对应的疲劳损伤经验值。

12、其中一种可能的实现方式中，对所述相关气象因素进行分级，包括：

13、根据所述疲劳损伤经验值，将所述相关气象因素划分为三个气象安全等级，包括低损伤风险、中损伤风险和高损伤风险，用于表征不同的相关气象因素对铁塔疲劳损伤的影响程度。

14、其中一种可能的实现方式中，根据所述实时气象数据和分级后的相关气象因素，按照预设的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值，对铁塔各个部位的受力及疲劳损伤情况进行预测，包括：

15、对所述实时气象数据进行特征提取，获取实时气象特征；

16、基于分级后的相关气象因素，对获取到的实时气象特征进行判别分析，确定所述实时气象特征对应的气象安全等级；其中，所述气象安全等级包括低损伤风险、中损伤风险和高损伤风险；

17、根据所述实时气象特征对应的气象安全等级，按照对应的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值；

18、对所述实时气象特征和相应时刻的所述应力监测值进行回归分析，得到铁塔各个部位的疲劳损伤预测值。

19、其中一种可能的实现方式中，所述按照对应的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值，包括：

20、若所述实时气象特征对应的气象安全等级为高损伤风险，则根据铁塔各个部位的应力传感器，实时采集铁塔各个部位的应急监测值；

21、若所述实时气象特征对应的气象安全等级为中损伤风险，则按照第二预设时间间隔，采集铁塔各个部位的应力监测值；

22、若所述实时气象特征对应的气象安全等级为高损伤风险，则按照第一预设时间间隔，采集铁塔各个部位的应力监测值；其中，所述第一预设时间间隔小于所述第二预设时间间隔。

23、其中一种可能的实现方式中，所述根据铁塔各个部位的疲劳损伤预测值，生成铁塔预维护策略之前，所述方法还包括：

24、根据铁塔各个部位的应力监测值和各个部位对应的额定应力承受值，确定铁塔的关键维护部位，所述关键维护部位包括：螺栓、销钉以及塔身存在老化、锈蚀的缺陷部位。

25、其中一种可能的实现方式中，所述预维护部位对应的补强系数由对应部位的应力监测值决定；

26、其中一种可能的实现方式中，若所述预维护部位为所述关键维护部位，则确定所述预维护部位对应的预维护时间为立即维护；

27、若所述预维护部位不是所述关键维护部位，则确定所述预维护部位对应的预维护时间为在停电计划区间内维护。

28、相比于现有技术，本申请存在如下有益效果：

29、本申请可对相关气象因素尤其是某一方向上不同平均风速出现的概率以及多重气象耦合导致结构振动的情况进行分析并分级，用于表征不同气象条件对铁塔损伤的影响程度，以进一步进行实时气象条件判别预测铁塔应力。

30、本申请可实现对铁塔各个部位的受力及疲劳损伤程度进行预测，可针对性进行预防性维护，能够提高铁塔强度，减小因恶劣天气导致的倒塔损失以及倒塔停电情况，提升供电可靠性。

31、本申请可根据预防性维护紧急程度，利用计划检修工作进行补强，一停多用，减小故障风险，实现停电检修工作的高效利用。

技术特征：

1.一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，铁塔上设置有至少一个应力传感器，用于获取铁塔相应部位的应力监测值，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，所述获取影响铁塔受力的相关气象因素，包括：

3.根据权利要求2所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，所述获取铁塔立塔位置的历史气象数据和历史应力监测数据之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，获取铁塔各个部位的疲劳损伤经验值，包括：

5.根据权利要求1所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，对所述相关气象因素进行分级，包括：

6.根据权利要求1所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，根据所述实时气象数据和分级后的相关气象因素，按照预设的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值，对铁塔各个部位的受力及疲劳损伤情况进行预测，包括：

7.根据权利要求6所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，所述按照对应的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值，包括：

8.根据权利要求1所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，所述根据铁塔各个部位的疲劳损伤预测值，生成铁塔预维护策略之前，所述方法还包括：

9.根据权利要求1所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，所述预维护部位对应的补强系数由对应部位的应力监测值决定。

10.根据权利要求8所述的一种铁塔受力及预维护分析方法，其特征在于，

技术总结
本申请涉及输电线路铁塔安全监控领域技术领域，尤其涉及一种铁塔受力及预维护分析方法。方法包括：获取影响铁塔受力的相关气象因素和铁塔各个部位的疲劳损伤经验值，所述相关气象因素和疲劳损伤经验值基于铁塔立塔位置的历史气象数据和历史应力监测数据确定；根据所述疲劳损伤经验值，对所述相关气象因素进行分级；获取铁塔立塔位置的实时气象数据；根据所述实时气象数据和分级后的相关气象因素，按照对应的应力监测周期采集铁塔各个部位的应力监测值，对铁塔各个部位的受力及疲劳损伤情况进行预测；根据铁塔各个部位的疲劳损伤预测值，生成铁塔预维护策略。通过对铁塔关键部位监测受力并进行预维护，减少突发恶劣天气情况下的停电及倒塔损失。

技术研发人员：李帅,刘伟,马誉铭
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司定州市供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/17