本发明涉及输电线路防舞技术领域，具体而言，涉及一种基于耗能及失谐原理的组合防舞装置。
背景技术：
改革开放以来，我国电力工业快速发展。特别是近年来，随着用电需求的持续高速增长，电力发展速度进一步加快。电力工业是关系国计民生的基础产业。优化能源资源配置，保障国家能源安全，为国民经济和社会发展提供优质、可靠的电力供应。
输电线路的运行经验表明，由于线路的相间距离较小，冰、风等外载荷引起的导线大幅振荡容易造成线路相间闪络等故障，严重威胁线路的安全稳定运行。由统计结果可知，覆冰舞动是引起线路故障最为严重的一种灾害形式，因此，提高线路防舞动能力是线路设计中的重要环节。而特高压线路架线高、分裂数多等特点都是激发舞动的有利条件，因此较之低电压等级线路其更易受到舞动、风偏及脱冰跳跃的影响。随着特高压线路建设步伐的加快，相应的防舞形势更加严峻。
目前常用的输电线路防舞技术主要包括两个方面，一是对杆塔、导线及金具进行的防舞技术改造，二是加装防舞器。基于技术经济性分析，加装防舞器是目前较为有效和常用的防舞措施。国内外研发的防舞器有很多种，我国低电压等级线路主要包含三种型式的防舞器，分别为相间间隔棒、双摆防舞器和线夹回转式间隔棒，根据现有的运行经验，虽然几种防舞器各有优缺点，但总体防舞效果较好，特别是几种防舞器的组合使用，极大的提高了防舞能力。但是对于特高压输电线路，由于电压等级提高而产生的电气问题抑制了双摆防舞器的有效使用，因此目前特高压线路防舞设计中主要使用线夹回转式间隔棒。间隔棒是输电线路上必不可少的关键防护金具之一，运行时承受着非常复杂的各种载荷。除此之外，它还受到各种气象条件、自然条件的考验，甚至是非常恶劣大风等气象条件。目前特高压线路防舞设计中主要使用线夹回转式间隔棒，但由于舞动激发的复杂性，针对特高压输电线路，现有的防舞器获得的防舞效果较差，特别是对于舞动强度较高的区域可能导致防舞器失效。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提出了一种基于耗能及失谐原理的组合防舞装置，旨在解决现有的防舞器防舞效果差的问题。
一个方面，本发明提出了一种基于耗能及失谐原理的组合防舞装置，该装置包括：间隔棒、多个第一连接件和多个减振机构；其中，各第一连接件均与间隔棒的内壁相连接，且在间隔棒内沿周向分布；各相邻的第一连接件之间均连接有一个减振机构，各减振机构用于减少与间隔棒相连接的输电导线的振动。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，各减振机构均包括：第一连接体和第二连接体；其中，第一连接体的第一端和第二连接体的第一端相连接，并且，第一连接体和第二连接体呈夹角设置；第一连接体的第二端和第二连接体的第二端分别与相邻的两个第一连接件相连接，并且，各第一连接件与各自相连接的第一连接体和第二连接体均呈夹角设置。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，第二连接体包括：并行设置的第二连接件和第三连接件；其中，第二连接件的第一端和第三连接件的第一端均与第一连接体的第一端相连接，并且，第一连接体与第二连接件和第三连接件呈夹角设置；第一连接件夹设于第二连接件的第二端和第三连接件的第二端之间且通过紧固件相连接，以及第一连接件与第二连接件和第三连接件均呈夹角设置。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，第一连接体的第二端开设有凹槽，第一连接件夹接于凹槽。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，第一连接体还包括：十字轴、多个弹性体和螺栓；其中，第一连接体的第一端设置有连接座，连接座开设有通孔，十字轴设置于通孔内，各弹性体夹设于十字轴和通孔内壁之间的环形空间内；第二连接件的第一端、十字轴和第三连接件的第一端通过螺栓相连接。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，各弹性体均为橡胶体。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，间隔棒包括：多个线夹和环形的间隔棒本体；其中，各线夹均与间隔棒本体的外壁相连接，且在间隔棒本体外沿周向分布；各线夹与各第一连接件一一对应设置，各减振机构通过各第一连接件与间隔棒本体的内壁相连接。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置，还包括：第四连接件和双摆机构；其中，第四连接件分别与相邻的两个第一连接件相连接，双摆机构还与第四连接件相连接。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，双摆机构还包括：连接杆、至少两个第三连接体和至少两个摆锤；其中，连接杆的第一端与第四连接件相连接，各第三连接体的第一端均与连接杆的第二端相连接，并且，各第三连接体均与连接杆呈夹角设置；各摆锤分别与各第三连接体的第二端相连接。
进一步地，上述基于耗能及失谐原理的组合防舞装置，还包括：连接板；其中，连接板与间隔棒本体相连接，连接杆夹设于连接板和间隔棒本体之间，并且，连接板与连接杆相连接。
本发明中，在间隔棒内连接多个减振机构，通过多个减振机构有效的消耗了输电导线振动的能量，使输电导线的振动幅度减小，从而达到抑制输电导线的舞动的目的，防舞效果更好。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，减振机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，减振机构的剖视图；
图4为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，减振机构原理示意图；
图5为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，系统的坐标示意图；
图6为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置中，双摆机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1，图1为本发明实施例提供的基于耗能及失谐原理的组合防舞装置的结构示意图。如图所示，该装置包括：间隔棒1、多个第一连接件2和多个减振机构3。
其中，间隔棒1与输电导线相连接(图中未示出)，各第一连接件2均与间隔棒1的内壁相连接，并且，各第一连接将在间隔棒1内均匀地沿周向分布。各相邻的第一连接件2之间均连接有一个减振机构3，各减振机构3用于减少输电导线的振动。
具体实施时，各第一连接件2与间隔棒1之间可以为螺栓连接，各第一连接件2与减振机构3之间也可以为螺栓连接。
本实施例中，间隔棒1与输电导线相连接，固定了输电导线的空间位置，满足机械力学与电气性能的要求。并且，在间隔棒1内连接多个减振机构3，通过多个减振机构3有效的消耗了输电导线振动的能量，使输电导线的振动幅度减小，从而达到抑制输电导线的舞动的目的，防舞效果更好，延长了输电导线及其部件的使用寿命。
参见图2和图3，图中示出了减振机构3的优选结构。各减振机构3均可以包括：第一连接体31和第二连接体32。其中，第一连接体31的第一端(图2所示的下端)和第二连接体32的第一端(图2所示的下端)相连接，具体实施时，第一连接体31的第一端和第二连接体32的第一端可以为螺栓连接，并且，第一连接体31和第二连接体32可以呈夹角设置，需要说明的是，第一连接体31和第二连接体32之间的夹角数值可以根据实际需要来选择，本实施例不对其做具体限定。第一连接体31的第二端(图2所示的上端)和第二连接体32的第二端(图2所示的上端)分别与相邻的两个第一连接件2相连接，具体实施时，第一连接体31的第二端和第二连接体32的第二端可以为螺栓连接，并且，各第一连接件2与各自相连接的第一连接体31和第二连接体32均可以呈夹角设置，需要说明的是，各第一连接件2与各自相连接的第一连接体31和第二连接体32之间的夹角数值可以根据实际需要来选择，本实施例不对其做具体限定。
具体实施时，相邻的两个第一连接件2和与相邻的两个第一连接件2分别连接的第一连接体31和第二连接体32组成四连杆机构，参见图4，四根杆件将运动副a、b、c、d、e连接，a和e均与间隔棒1相连接，ab和de表示相邻的两个第一连接件2，cd表示第一连接体31，bc表示第二连接体32，并且，将ab和de的长度均记为l1，bc和cd的长度相等且均记为l2，将ae的长度记为l3，t1、t2和t分别代表位置角，s代表b、d运动副之间的距离，则b、d的几何位置可以表示为：
bx＝l1cost1，by＝l1sint1
dx＝l3+l1cost2，dy＝l1sint2
进而得到
即
由余弦定理可知：
其中，t1可以根据间隔棒1的分裂数进行取值，具体的t1的取值方法为本领域技术人员所公知，故不赘述。
本实施例中，第一连接体31和第二连接体32呈夹角设置，更有效地消耗了输电导线振动的能量，使防舞效果更好。
上述实施例中，第二连接体32可以包括：并行设置的第二连接件321和第三连接件322。其中，第二连接件321的第一端(图3所示的左端)和第三连接件322的第一端(图3所示的左端)均与第一连接体31的第一端相连接，并且，第一连接体31与第二连接件321和第三连接件322可以呈夹角设置，需要说明的是，第一连接体31与第二连接件321和第三连接件322之间的夹角数值可以根据实际需要来选择，本实施例不对其做具体限定。第一连接件2夹设于第二连接件321的第二端(图3所示的右端)和第三连接件322的第二端(图3所示的右端)之间且通过螺栓相连接，使第一连接件2、第二连接件321和第三连接件322之间连接的更牢固，防舞效果更好。并且，为了使第一连接件2、第二连接件321和第三连接件322之间连接更紧密，可以在第一连接件2与第二连接件321的第二端之间、第一连接件2与第三连接件322的第二端之间夹设套筒6，并且将螺栓穿设于套筒。第一连接件2与第二连接件321和第三连接件322均可以呈夹角设置，需要说明的是，第一连接件2与第二连接件321和第三连接件322之间的夹角数值可以根据实际需要来选择，本实施例不对其做具体限定。
上述实施例中，第一连接体31的第二端可以开设有凹槽，第一连接件2夹接于凹槽，具体实施时，第一连接件2与第一连接体31的第二端可以采用螺栓连接，进而使得第一连接体31和第一连接件2之间的连接更加紧固，防舞效果更好。
上述实施例中，第一连接体31还可以包括：十字轴311、多个弹性体312和螺栓313。其中，第一连接体31的第一端可以设置有连接座7，并且，连接座可以开设有通孔，可以将十字轴311设置于通孔内，将各弹性体312夹设于十字轴311和通孔内壁之间的环形空间内，各弹性体312均可以为橡胶体，通过橡胶体获得阻尼性能，进一步消耗了输电导线振动的能量，使输电导线的振动幅度减小，使舞动效果更好。第二连接件321的第一端、十字轴311和第三连接件322的第一端通过螺栓相连接，进而使得连接更牢固。
上述各实施例中，间隔棒1可以包括：多个线夹11和环形的间隔棒本体12。其中，各线夹可以为回转式线夹，也可以为普通线夹。各线夹11可以均与间隔棒本体12的外壁通过螺栓相连接，且在间隔棒本体12外沿周向均匀分布。并且，各线夹11与各第一连接件2一一对应设置，具体实施时，各线夹11和所对应的第一连接件2可以采用螺栓连接，也可以为焊接。各减振机构3可以通过各第一连接件2与间隔棒本体12的内壁相连接。
本实施例中，各线夹11固定了输电导线的空间位置，满足了机械力学与电气性能要求。
基于稳定性防舞机理，即基本思路是：输电线路舞动是由于失稳造成的，为使由间隔棒1、多个第一连接件2和多个减振机构3所构成的系统保持稳定，必须改变系统对舞动敏感的参数，例如增加系统扭转刚度和转动惯量等即可改变导线系统舞动的冰风阈值，可有效抑制舞动，也就是说，将系统由原来的可能的不稳定状态转化为稳定状态，因此需要研究系统的动力稳定性机理。基于上述思路，参见图5，图中，a为输电导线，θ为迎风角，(xi,yi)为输电导线坐标，vw为风速。由图可导出用控制微分方程描述的计算模型为
根据routh—hurwitz稳定性判据，如果同时满足下列条件：
如果系统稳定，则不需要加装双摆机构。如果系统不稳定，则需要加装双摆机构，因此，为了抑制输电导线的扭转失谐，将系统由原来可能的不稳定状态转化为稳定状态，参见图6，上述实施例中，还可以包括：第四连接件4和双摆机构5。其中，第四连接件4可以分别与相邻的两个第一连接件2通过螺栓相连接，双摆机构5还可以与第四连接件4通过螺栓相连接。
本实施例中，通过加装双摆机构5，可以抑制输电导线整体的扭振，并且，抑制输电导线扭振的产生，增加了输电导线的扭转刚度和转动惯量，将系统由原来可能的不稳定状态转化为稳定状态，使得防舞效果更好。
上述实施例中，双摆机构5还可以包括：连接杆51、至少两个第三连接体52和至少两个摆锤53。其中，连接杆51的第一端(图6所示的上端)可以与第四连接件4通过螺栓相连接，各第三连接体52的第一端(图6所示的上端)均可以与连接杆51的第二端(图6所示的下端)通过螺栓相连接，并且，各第三连接体52均可以与连接杆51呈夹角设置，需要说明的是，各第三连接体52与连接杆51之间的夹角数值可以根据实际需要来选择，本实施例不对其做具体限定。各摆锤53可以分别与各第三连接体52的第二端(图6所示的下端)通过螺栓相连接，并且，各摆锤53可以均匀分布。各摆锤53增加了输电导线的扭转刚度和转动惯量，使得输电导线不易发生扭转失谐，进而使得防舞效果更好。
具体实施时，各摆锤53至连接杆51中心的水平距离可以等于最下方(图1所示的下方)的一个线夹11至连接杆51中心的水平距离。
为了防止双摆机构5因故障与第四连接板4发生脱离，即双摆机构5与减振机构3发生脱离，进而无法抑制输电导线的扭转失谐，上述实施例中，还可以包括：连接板6。其中，连接板6可以与间隔棒本体12通过相连接，连接杆51的第一端可以做成收缩状，连接杆51第一端的收缩部分夹设于连接板6和间隔棒本体12之间，并且，连接板6与连接杆51通过螺栓相连接。当双摆机构5与减振机构3脱离时，双摆机构5仍然可以通过连接板6固定在间隔棒本体12上，进而抑制输电导线的扭转失谐。
综上，本实施例中，在间隔棒内连接多个减振机构，通过多个减振机构有效的消耗了输电导线振动的能量，使输电导线的振动幅度减小，从而达到抑制输电导线的舞动的目的，防舞效果更好。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。