專利名稱：架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及實時監(jiān)測大跨越高壓輸電線路風振的一種儀器，特別是監(jiān)測架空 導線在懸垂線夾、間隔棒、重型防振錘和消振措施出口處的相對振幅以及由此而導致架空 導線彎曲動彎應變的一種實時監(jiān)測設備。
背景技術：
架空導線上的風振測量的基礎理論由IEEE委員會在1965年給出，他們定義彎 曲幅度這個物理量，用以反映架空導線因風振疲勞彎曲的大小程度。彎曲幅度被定義為 距夾緊導線的某種夾具(如懸垂線夾)與導線的最后一個接觸點(又稱該夾具的出口 處)89mm (或3. 5英寸)之處對夾具出口處的相對位移的峰-峰值。目前國內外許多電力部門所采用的PAVICA輸電線路測振儀，主要由一個感知架 空導線振動的傳感器、數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)和把這些器件安裝到架空導線的固定線夾等器件所組 成。測試人員把PAVICA測振儀安裝到架空導線上之后，傳感器會把感知到的振動信號自動 地儲存起來。檢測結束后卸下測振儀，并從其中提取信號進行分析處理。從把測振儀安裝 到架空導線之上到再把它拆卸下來，一般大約要半個月時間。這也就是說，檢測人員需要在 15天之后，才能知道輸電線路的風振情況，根本無法做到實時監(jiān)測。而且PAVICA的體積比 較大，也有相當?shù)闹亓?連同線夾在一起，估計不會小于600g)，把這些體積較大和重量不 輕的測振儀安裝在振動著的架空導線之上，會使架空導線的振動情況發(fā)生很大的改變，這 就使得所測得的數(shù)據(jù)，不但是15天以前的，而且還偏離原有的振動狀況。專利號為ZL200520130572. 8的振動監(jiān)測裝置通過測量架空導線上的兩點(一點 是在被卡具卡緊的地方，另一點則在與可轉動小輪的接觸之處)之間的相對振動的參數(shù)實 現(xiàn)了對架空導線的實時監(jiān)測。但它也存在不少缺陷首先，ZL200520130572. 8所用的互感器(抽能結構)是與卡具是并排連接的，從 它的附圖3中看出，互感器與架空導線之間有相當?shù)目障?如果卡死，將嚴重影響架空導線 原有的振動)。但這樣也存在一個隱患，就是當架空導線振動時，它與互感器的環(huán)形鐵芯之 間一定會有相對運動，這將使得由此而產(chǎn)生的直流供電電源產(chǎn)生很小的紋波，而這個紋波 的頻率與檢測到的微風振動信號的頻率是完全一致的。這就很可能發(fā)生共振，這正如在實 驗室用帶有50赫茲紋波的穩(wěn)壓電源來研究50赫茲的電信號，經(jīng)常會發(fā)生這樣和那樣的問 題，使得它的測量準確度大大降低。其次，ZL200520130572. 8的設計是把整個裝置中的所有的部件(除了一個可轉動 的小輪)，都集中載荷在由卡具所卡的這一小段架空導線之上，這將嚴重影響該點架空導線 的振動，一般而論，過重的負載會使該點的振幅大大縮小，這個結果自然影響了測量的準確 性。再次，ZL200520130572. 8裝置所采用的傳感器的結構與傳統(tǒng)的PAVICA輸電線路 測振儀的傳感器相似，這種的傳感器所產(chǎn)生的電信號較小，使得整個檢測裝置的信號噪聲 比也較小。
實用新型內容為了解決現(xiàn)有技術中存在的信噪比小的問題，本實用新型提供一種架空導線風振 實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過分離安裝，以達到提高測量準確度的目的。為此，本實用新型采用以下技術方案架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括設于導線上的相對位移傳感器、與相對位移傳 感器相連的信號處理模塊、將信號處理模塊處理過的信號發(fā)射出去的通信模塊以及給上述 模塊供電的電源模塊，電源模塊包括從架空導線中吸取能量的電流互感器和穩(wěn)壓電源。其 特征在于所述信號處理模塊、通信模塊、電源模塊與所述的相對位移傳感器分離安裝，所 述的相對位移傳感器安裝于導線上需要檢測振動之處，其他的器件安裝于不影響導線振動 之處，所述的電流互感器緊卡在導線上，所述相對位移傳感器與其他器件通過電連接傳遞 信號。架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括設于導線上的相對位移傳感器、與相對位移傳 感器相連的信號處理模塊、將信號處理模塊處理過的信號發(fā)射出去的通信模塊以及給上述 模塊供電的電源模塊，電源模塊包括從架空導線中吸取能量的電流互感器和穩(wěn)壓電源，其 特征在于所述信號處理模塊、通信模塊、電源模塊與所述的相對位移傳感器分離安裝，所 述的相對位移傳感器安裝于導線的振動檢測段上，所述信號處理模塊、通信模塊、電源模塊 則安裝于導線的限位點附近，所述的電流互感器緊卡在導線上，所述相對位移傳感器與其 他器件通過電連接傳遞信號。導線的限位點包括如防振錘、懸錘線夾所處位置，這些位置對導線振動影響較小。作為對上述技術方案的完善和補充，本實用新型進一步采取如下技術措施或是這 些措施的任意組合對所述的系統(tǒng)，如果需要檢測的是懸垂線夾出口處的振動，則把所述信號處理模 塊、通信模塊、電源模塊安裝于線夾一側的耐張檔上，把所述的相對位移傳感器安裝于線夾 另一側需要檢測的直線檔上，它們之間通過電連接傳遞信號。有懸垂線夾的阻隔，耐張檔內 負載重物，對直線檔內的振動影響很小。所述相對位移傳感器包括一個固定于架空導線上的殼體，殼體內設有輸出電信號 的壓力-電信號轉換器件；所述的相對位移傳感器包括一根貫穿殼體內外的傳動杠桿，該 傳動杠桿以與殼體的接觸點為支點；位于殼體外的一段傳動杠桿為長臂，具有與架空導線 相接觸的彎曲幅度信號輸入端；位于殼體內的一段傳動杠桿為短臂，具有一個輸出端，該輸 出端直接壓在壓力-電信號轉換器件之上，并使它因受壓力而輸出電信號。彎曲幅度信號 輸入端到杠桿支點的距離遠遠大于彎曲幅度信號輸出端到杠桿支點的距離。在壓力-電信 號轉換器件感受壓力信號并轉換成電信號之前，傳動杠桿先將彎曲幅度信號輸入端因架空 導線振動而產(chǎn)生的壓力信號放大后從彎曲幅度信號輸出端輸出給壓力-電信號轉換器件， 能有效增大其輸出的電信號，提高信噪比。即便架空導線的振動較小，本實用新型的傳感器 還是能感受到振動并產(chǎn)生電信號。所述的傳動杠桿端部連接一個小圓柱體，作為彎曲幅度信號的輸入端，該圓柱體 的軸向與架空導線的軸互相垂直。小圓柱體具有一定的長度，當架空導線在振動時出現(xiàn)一 定的橫向位移時，彎曲幅度信號輸入端也能保證與架空導線緊密接觸，獲得準確的信號。所
4述小圓柱體的長度大于架空導線中單股導線直徑的2倍。所述的彎曲幅度信號輸入端到傳動杠桿支點的距離為彎曲幅度信號輸出端到傳 動杠桿支點的距離的5倍以上。所述的傳動杠桿呈L形，包括兩個垂直相交的直條部，較長的直條部貫穿殼體內 外并與的壓力-電信號轉換器件接觸，較短直條部的末端連接所述圓柱體。所述的傳動杠桿，其短臂與的壓力-電信號轉換器件接觸，其長臂的末端連接所 述小圓柱體。所述的彎曲幅度信號輸入端到傳動杠桿支點的水平距離遠遠大于彎曲幅度信號 輸出端到傳動杠桿支點的水平距離。所述的壓力-電信號轉換器件為壓電晶體或其它適當轉換器件。壓電晶體體積 小、重量輕、能可靠地將壓力信號轉換成電信號。所述的殼體通過線夾固定于架空導線之上，安裝方便。有益效果本實用新型通過將相對位移傳感器以外的器件設置到不影響架空導線 振動的區(qū)域提高了監(jiān)測準確度，通過設置傳動杠桿對架空導線的振動力進行預先放大，有 效增大了傳感器輸出的電信號，由于機械力的放大不會引入電子噪聲，因此就大大提高了 信號噪聲比，就有可能監(jiān)測到更加微弱的風振信號。

圖1為本實用新型的原理示意框圖；圖2為本實用新型安裝結構示意圖；圖3為本實用新型相對位移傳感器的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，相對位移傳感器7、信號處理模塊8、作 為通信模塊的超高頻發(fā)射模塊9依次連接，穩(wěn)壓電源11給信號處理模塊8和超高頻發(fā)射模 塊9供電。穩(wěn)壓電源11與電流互感器10相連接，相對位移傳感器7中(圖3)，壓力-電信號轉換器件1固定在殼體4內，殼體4的 側壁開有貫穿口，傳動杠桿2從該貫穿口穿過殼體，貫穿口也作為杠桿的支點C。傳動杠桿可制成L形，較長的直條部橫穿殼體并緊貼在壓電晶體1上，較短的直條 部端頭連接小圓柱體3，該圓柱體的軸向與架空導線的軸垂直，其長度至少為架空導線中單 股導線直徑的2倍。小圓柱體與架空導線的接觸點A到支點C(B)的力臂遠遠大于傳動杠 桿對壓電晶體的作用力中心點D到支點C的力臂。殼體通過線夾5固定于架空導線上，線夾與架空導線的卡緊點B和小圓柱體與架 空導線的接觸點A即需要測量相對位移的兩點。本實用新型的傳動杠桿也可根據(jù)情況制成其他形狀，如曲形、折角形等。線夾5、壓 電晶體1和晶體的殼體4等三器件之間的機械連接完全是剛性的，傳動杠桿2與小圓柱體 3之間的連接、傳動杠桿2與壓力-電信號轉換器件1之間的連接也是剛性的。監(jiān)測時，一旦架空導線發(fā)生振動，A、B兩點之間就有相對位移發(fā)生，振動力從A處 被小圓柱體所感知，經(jīng)過傳動杠桿的放大，傳遞到壓力-電信號轉換器件上，其受力之后就輸出一個與力正相關的電信號給信號處理模塊，信號處理模塊對該電信號進行處理并通過 超高頻發(fā)射模塊發(fā)送。本實用新型的各零部件在架空導線上是分散安裝的(圖2)，把在測振點(即線段 6)上的負載重量減輕到最低，只有一只僅有幾十克重的相對位移傳感器7與之相連接。其 余的零部件都安裝到對重量很不敏感的那些線段(如緊靠重型防震錘的旁邊，懸垂線夾的 另一端出口處等)，這樣就能盡量保持導線原有的振動狀態(tài)，監(jiān)測到盡量接近實際振動的各 種參數(shù)，而不是已經(jīng)大大改變了的振動參數(shù)。以設在監(jiān)測大跨越導線懸垂線夾出口處為例，如圖2所示，把很輕很小的相對位 移傳感器7安裝在懸垂線夾的出口處架空導線6的“直線檔”內，把其余器件包括信號處理 模塊8、超高頻發(fā)射模塊9、穩(wěn)壓電源11、電流互感器10打包成組合12安裝在懸垂線夾另一 側的架空導線14上，即所謂‘耐張檔’的那一側。有懸垂線夾13的阻隔，耐張檔內負載重 物，對直線檔內的振動影響很小。應當指出，本實施例僅列示性地說明本實用新型的原理及功效，而非用于限制本 實用新型。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本實用新型的精神及范圍下，對上述實 施例進行修改。因此，本實用新型的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求1.架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括設于導線上的相對位移傳感器、與相對位移傳感 器相連的信號處理模塊、將信號處理模塊處理過的信號發(fā)射出去的通信模塊以及給上述模 塊供電的電源模塊，電源模塊包括從架空導線中吸取能量的電流互感器和穩(wěn)壓電源，其特 征在于所述信號處理模塊、通信模塊、電源模塊與所述的相對位移傳感器分離安裝，所述 的相對位移傳感器安裝于導線的振動檢測段上，所述信號處理模塊、通信模塊、電源模塊則 安裝于導線的限位點附近，所述的電流互感器緊卡在導線上，所述相對位移傳感器與其他 器件通過電連接傳遞信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述相對位移傳 感器包括一個固定于架空導線上的殼體，殼體內設有輸出電信號的壓力-電信號轉換器 件；所述的相對位移傳感器包括一根貫穿殼體內外的傳動杠桿，該傳動杠桿以與殼體的接 觸點為支點；位于殼體外的一段傳動杠桿為長臂，具有與架空導線相接觸的彎曲幅度信號 輸入端；位于殼體內的一段傳動杠桿為短臂，具有一個輸出端，該輸出端直接壓在壓力-電 信號轉換器件之上，并使它因受壓力而輸出電信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動杠桿 端部連接一個小圓柱體，作為彎曲幅度信號的輸入端，該圓柱體的軸向與架空導線的軸互 相垂直。
4.根據(jù)權利要求3所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述小圓柱體的 長度大于架空導線中單股導線直徑的2倍。
5.根據(jù)權利要求3所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動杠桿 呈L形，包括兩個垂直相交的直條部，較長的直條部貫穿殼體內外并與的壓力-電信號轉換 器件接觸，較短直條部的末端連接所述圓柱體。
6.根據(jù)權利要求2-5任一項所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的 彎曲幅度信號輸入端到傳動杠桿支點的距離為彎曲幅度信號輸出端到傳動杠桿支點的距 離的5倍以上。
7.根據(jù)權利要求2-5任一項所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的 壓力-電信號轉換器件為壓電晶體。
8.根據(jù)權利要求2-5任一項所述的架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的 殼體通過線夾固定于被監(jiān)測的導線之上。
專利摘要架空導線風振實時監(jiān)測系統(tǒng)，涉及一種高壓輸電線路的檢測儀器?，F(xiàn)有技術存在儀器的重量、體積偏大，測量誤差大等問題，本實用新型的信號處理模塊、通信模塊、電源模塊與所述的相對位移傳感器分離安裝，解決了重量、體積偏大等問題，減小了測量誤差；至于它們之間的連接可以通過低噪聲電纜來實現(xiàn)。所述的電流互感器緊密地卡在架空導線上，減小了與振動信號頻率相同的電源紋波，有效地防止了共振的發(fā)生，提高了測量的穩(wěn)定性。
文檔編號G01H11/08GK201926499SQ201020532358
公開日2011年8月10日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者劉斌, 季世澤, 張喜澤, 張大義, 蔡丹宙, 韓云武, 馬瞻, 黃國飛 申請人:上海電纜研究所