專利名稱：一種架空輸電線路的主動防舞器及主動防舞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種架空輸電線路的主動防舞器及主動防舞方法。
背景技術(shù)：
舞動是指導(dǎo)線產(chǎn)生低頻率(0. IHz 3Hz)、大振幅(可達IOm以上)的自激振動， 它的形成主要取決于三方面因素，即覆冰、風的激勵、線路的結(jié)構(gòu)及參數(shù)。舞動產(chǎn)生的危害是多方面的，輕者發(fā)生閃烙、跳閘，重者發(fā)生金具及絕緣子損壞，導(dǎo)線斷股、斷線，桿塔螺栓松動，甚至倒塔，導(dǎo)致重大電網(wǎng)事故。當輸電線路處于易發(fā)生舞動的氣象條件時，極易在導(dǎo)線表面形成單側(cè)覆冰而使導(dǎo)線的橫截面形狀成為近似橢圓的翼狀。當遇有風向與線路水平夾角45°以上的大風時，整檔導(dǎo)線在強大風力和導(dǎo)線本身機械應(yīng)力的作用下將產(chǎn)生整體扭轉(zhuǎn)與擺動。導(dǎo)線整體的這種扭轉(zhuǎn)和擺動隨著持續(xù)風力的作用而逐漸加大，慢慢形成橢圓形的運動軌跡，當扭轉(zhuǎn)加劇并導(dǎo)致導(dǎo)線以較低頻率進行大幅度上下跳動，即導(dǎo)線舞動時，導(dǎo)線的扭擺現(xiàn)象已不十分明顯， 整檔導(dǎo)線的狀態(tài)表現(xiàn)為定向的波浪式運動，平均每分鐘為20次左右。整檔線路弧垂處的導(dǎo)線舞動幅值最大可達士0. 1至士 1.0倍的弧垂高度。當導(dǎo)線舞動開始減弱時，導(dǎo)線將從上下跳動逐步恢復(fù)為扭轉(zhuǎn)和擺動，并逐漸減弱直至停止。由于舞動的幅度大，有擺動，一次持續(xù)很長時間，因此容易引起相間閃絡(luò)、金具損壞，造成線路跳閘停電或引起燒傷導(dǎo)線、拉倒桿塔、導(dǎo)線折斷等嚴重事故，從而造成重大經(jīng)濟損失。在很多情況下，由于導(dǎo)線舞動的持續(xù)時間比較長，即使重合閘成功，也容易再次跳閘，發(fā)生短路，作為輸電事故來講，它是惡性事故。公開號為CN201134152的實用新型專利“一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置及系統(tǒng)”中實現(xiàn)了導(dǎo)線舞動幅度、頻率、半波數(shù)的監(jiān)測。但是該方案只能監(jiān)測到舞動的頻率、幅度、半波數(shù)等參數(shù)，具體的防舞方案沒有和監(jiān)測到舞動的頻率、幅度、半波數(shù)等參數(shù)結(jié)合。因此，目前還沒有針對防舞動的切實有效解決方案。近年來安裝有防舞器的線路， 仍遭受輸電線路舞動的損害，國內(nèi)的事例也很普遍。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明實施例提供一種架空輸電線路的主動防舞器及主動防舞方法，通過監(jiān)測導(dǎo)線舞動的加速度來控制重錘的上下運動，使重錘反向運動的力與導(dǎo)線舞動的力相抵消，從而有效抑制導(dǎo)線舞動。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種架空輸電線路的主動防舞器，所述主動防舞器包括固定支架、監(jiān)測控制機構(gòu)以及執(zhí)行機構(gòu)；所述固定支架，安裝于所述架空輸電線路的導(dǎo)線上，在所述固定支架上設(shè)置所述監(jiān)測控制機構(gòu)以及所述執(zhí)行機構(gòu)；所述監(jiān)測控制機構(gòu)，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動；所述執(zhí)行機構(gòu)，包括可沿所述固定支架上下運動的重錘，所述執(zhí)行機構(gòu)接收所述監(jiān)測控制機構(gòu)的指令，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。所述監(jiān)測控制機構(gòu)包括加速度傳感器，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；控制器，連接所述加速度傳感器，根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動。 所述執(zhí)行機構(gòu)還包括伺服電機和傳動鏈條，所述伺服電機通過所述傳動鏈條連接所述重錘；所述監(jiān)測控制機構(gòu)，具體控制所述伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速度；伺服電機，接收所述監(jiān)測控制機構(gòu)的指令進行旋轉(zhuǎn)，通過所述傳動鏈條帶動所述重錘沿所述固定支架上下運動。所述執(zhí)行機構(gòu)還包括伺服驅(qū)動器和編碼器；所述伺服驅(qū)動器，連接所述控制器和所述伺服電機，接收所述控制器的速度控制量，對所述伺服電機進行驅(qū)動；所述編碼器， 連接所述伺服驅(qū)動器和所述伺服電機，將所述伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度反饋給所述伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)所述伺服電機旋轉(zhuǎn)速度的閉環(huán)控制。所述伺服電機，在上電以后，將所述重錘的位置調(diào)整至所述固定支架的中部位置； 所述編碼器，還連接所述伺服電機和所述控制器，將所述重錘的位置信息反饋給所述控制器，實現(xiàn)所述控制器對所述重錘位置的閉環(huán)控制。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例還提供一種架空輸電線路的主動防舞方法，所述方法包括在所述架空輸電線路的導(dǎo)線上安裝固定支架，在所述固定支架上設(shè)置可沿所述固定支架上下運動的重錘；監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。控制所述重錘沿所述固定支架上下運動包括控制所述重錘沿所述固定支架運動的加速度大小和方向?？刂扑鲋劐N沿所述固定支架運動的加速度大小和方向包括將所述重錘安裝于傳動鏈條上，所述傳動鏈條與伺服電機連接；控制所述伺服電機的實時旋轉(zhuǎn)方向與實時旋轉(zhuǎn)速度，進而實現(xiàn)對所述重錘的加速度大小和方向的控制。所述方法還包括上電以后，通過所述伺服電機將所述重錘的位置調(diào)整至所述固定支架的中部位置。所述方法還包括由伺服電機驅(qū)動器對所述伺服電機進行驅(qū)動，利用所述伺服電機后端的編碼器實現(xiàn)伺服電機旋轉(zhuǎn)速度的閉環(huán)控制以及對所述重錘的位置檢測。導(dǎo)線舞動是威脅輸電線路安全運行的重要因素，舞動產(chǎn)生的危害是多方面的，諸如跳閘、導(dǎo)線電弧燒傷、金具損壞、導(dǎo)線斷股、斷線、倒塔等。本發(fā)明實施例的方案通過監(jiān)測導(dǎo)線舞動加速度，并通過重錘的運動來抑制架空輸電線路舞動，能避免舞動造成的重大的經(jīng)濟損失和社會影響，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。


圖1為本發(fā)明實施例架空輸電線路的主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)左視圖；圖2為本發(fā)明實施例架空輸電線路的主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)前視圖；圖3為本發(fā)明實施例架空輸電線路的主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)上視圖；圖4為本發(fā)明實施例架空輸電線路的主動防舞器的控制原理5
圖5為本發(fā)明實施例架空輸電線路的主動防舞方法流程圖。附圖標記說明導(dǎo)線1 ；伺服電機2;固定支架3 ；傳動鏈條4 ；重錘5。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護的范圍。本發(fā)明實施例首先提供一種架空輸電線路的主動防舞器，通過在導(dǎo)線上安裝內(nèi)置加速度傳感器和執(zhí)行機構(gòu)的主動防舞器，監(jiān)測導(dǎo)線的舞動加速度，調(diào)節(jié)重錘的重心上升或下降，抵消導(dǎo)線舞動能量，實現(xiàn)導(dǎo)線防舞目的。本發(fā)明實施例架空輸電線路的主動防舞器包括固定支架、監(jiān)測控制電路和執(zhí)行機構(gòu)，所述固定支架，安裝于所述架空輸電線路的導(dǎo)線上，在所述固定支架上設(shè)置所述監(jiān)測控制機構(gòu)以及所述執(zhí)行機構(gòu)；所述監(jiān)測控制機構(gòu)，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動；所述執(zhí)行機構(gòu)，包括可沿所述固定支架上下運動的重錘，所述執(zhí)行機構(gòu)接收所述監(jiān)測控制機構(gòu)的指令，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。具體地，固定支架將整個防舞器固定在導(dǎo)線上；監(jiān)測控制電路能夠監(jiān)測導(dǎo)線舞動的運動加速度，并根據(jù)監(jiān)測的加速度值輸出控制信號控制執(zhí)行機構(gòu)的伺服電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)等動作；執(zhí)行機構(gòu)包括伺服電機、主動齒輪、從動齒輪、傳動鏈條和重錘，伺服電機帶動主動輪和從動輪的轉(zhuǎn)動，進而帶動重錘重心位置的抬高和降低，實現(xiàn)抑制導(dǎo)線舞動的目的。圖1-3為架空輸電線路主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)圖，其中，圖1為架空輸電線路主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)左視圖，圖2為架空輸電線路主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)前視圖，圖3為架空輸電線路主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)上視圖。如圖1-3所示，固定支架3固定于導(dǎo)線1上，固定支架3上安裝有執(zhí)行機構(gòu)，包括伺服電機2、傳動鏈條4和重錘5 ；其中伺服電機2通過傳動鏈條4帶動重錘5沿著固定支架3上下運動；本發(fā)明實施例的主動防舞器的監(jiān)測控制電路可以包含在固定支架內(nèi)部，由于圖1-圖3為主動防舞器的機械結(jié)構(gòu)圖，因此未顯示電路部分。圖4為架空輸電線路主動防舞器的控制原理圖。如圖4所示，本發(fā)明實施例主動防舞器的監(jiān)測控制機構(gòu)包括加速度傳感器，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度； 控制器，連接所述加速度傳感器，根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動。如圖4所示，本發(fā)明實施例的主動防舞器的執(zhí)行機構(gòu)包括伺服電機、傳動鏈條和重錘；所述伺服電機通過所述傳動鏈條連接所述重錘；所述控制器，具體控制所述伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速度；所述伺服電機，接收所述控制器的指令進行旋轉(zhuǎn)，通過所述傳動鏈條帶動所述重錘沿所述固定支架上下運動。如圖4所示，本發(fā)明實施例主動防舞器的執(zhí)行機構(gòu)還包括伺服驅(qū)動器和編碼器； 所述伺服驅(qū)動器，連接所述控制器和所述伺服電機，接收所述控制器的速度控制量，對所述伺服電機進行驅(qū)動；所述編碼器，連接所述伺服驅(qū)動器和所述伺服電機，將所述伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度反饋給所述伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)所述伺服電機旋轉(zhuǎn)速度的閉環(huán)控制。具體地，所述伺服電機，在上電以后，將所述重錘的位置調(diào)整至所述固定支架的中部位置；所述編碼器，還連接所述伺服電機和所述控制器，將所述重錘的位置信息反饋給所述控制器，實現(xiàn)所述控制器對所述重錘位置的閉環(huán)控制。具體地，本實施例的伺服電機驅(qū)動部件采用一塊伺服電機驅(qū)動器作為驅(qū)動，利用電機后端的編碼器實現(xiàn)速度閉環(huán)控制及位置檢測，通過單片機、DSP或可編程控制器(PLC) 的普通I/O控制端口來控制電機速度。上電開機時，重錘處于框架底端(最下端)，控制器首先控制重錘至框架中間部位，然后根據(jù)加速度傳感器獲得的導(dǎo)線舞動數(shù)據(jù)進行實時控制， 抵消舞動能量。理想的狀態(tài)是，重錘提供反方向的力f = -F，其中，F(xiàn) = MA，f = ma，M為導(dǎo)線質(zhì)量，m為重錘質(zhì)量，A為導(dǎo)線加速度，a為重錘加速度，通過重錘提供的反方向的力來抵消導(dǎo)線舞動的力，實現(xiàn)主動防舞的目的。本實施例采用高精密度直流無刷伺服電機系統(tǒng)，配套行星齒輪減速機，加裝高分辨率磁編碼器，配合可組網(wǎng)的Can系列伺服驅(qū)動器，構(gòu)成高精密直流伺服運動控制系統(tǒng)。該伺服系統(tǒng)具有較好的控制性能，精度高，實時性強，功率密度高，扭矩運行特性優(yōu)異，五級調(diào)速范圍寬，使用壽命長，控制簡單。本實施例的主動防舞器通過加速度傳感器實時監(jiān)測導(dǎo)線舞動的運動加速度，控制器對加速度信號進行處理，根據(jù)處理結(jié)果控制伺服電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，通過鏈條傳動進而實現(xiàn)重錘重心的抬高或降低，抵消舞動的能量，實現(xiàn)實時主動防舞的目的。對應(yīng)于前述實施例的主動防舞器，本發(fā)明實施例還提供一種架空輸電線路的主動防舞方法，該方法根據(jù)實時測量導(dǎo)線舞動的運動加速度，控制執(zhí)行機構(gòu)的重心高度，抵消導(dǎo)線的舞動能量，達到抑制導(dǎo)線舞動的目的。圖5為本發(fā)明實施例一種架空輸電線路的主動防舞方法流程圖，如圖5所示，該方法包括S501、在架空輸電線路的導(dǎo)線上安裝固定支架，在所述固定支架上設(shè)置可沿所述固定支架上下運動的重錘；S502、監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；S503、根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。其中，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動包括控制所述重錘沿所述固定支架運動的加速度大小和方向。具體地，將所述重錘安裝于傳動鏈條上，所述傳動鏈條與伺服電機連接；控制所述伺服電機的實時旋轉(zhuǎn)方向與實時旋轉(zhuǎn)速度，進而實現(xiàn)對所述重錘的加速度大小和方向的控制。具體地，所述方法還包括上電以后，通過所述伺服電機將所述重錘的位置調(diào)整至所述固定支架的中部位置。具體地，所述方法還包括由伺服電機驅(qū)動器對所述伺服電機進行驅(qū)動，利用所述伺服電機后端的編碼器實現(xiàn)伺服電機旋轉(zhuǎn)速度的閉環(huán)控制以及對所述重錘的位置檢測。由于該主動防舞器的工作原理已經(jīng)在前述裝置實施例部分進行了詳細說明，具體可詳見圖4及其對應(yīng)的說明文字，此處不再贅述。導(dǎo)線舞動是威脅輸電線路安全運行的重要因素。舞動產(chǎn)生的危害是多方面的，諸如跳閘、導(dǎo)線電弧燒傷、金具損壞、導(dǎo)線斷股、斷線、倒塔等。本發(fā)明實施例的方案通過監(jiān)測導(dǎo)線舞動加速度，并通過重錘的運動來抑制架空輸電線路舞動，能避免舞動造成的重大的經(jīng)濟損失和社會影響，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。以上實施例僅用以說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明實施例進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種架空輸電線路的主動防舞器，其特征在于，所述主動防舞器包括固定支架、監(jiān)測控制機構(gòu)以及執(zhí)行機構(gòu)；所述固定支架，安裝于所述架空輸電線路的導(dǎo)線上，在所述固定支架上設(shè)置所述監(jiān)測控制機構(gòu)以及所述執(zhí)行機構(gòu)；所述監(jiān)測控制機構(gòu)，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動；所述執(zhí)行機構(gòu)，包括可沿所述固定支架上下運動的重錘，所述執(zhí)行機構(gòu)接收所述監(jiān)測控制機構(gòu)的指令，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路的主動防舞器，其特征在于，所述監(jiān)測控制機構(gòu)包括加速度傳感器，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；控制器，連接所述加速度傳感器，根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路的主動防舞器，其特征在于，所述執(zhí)行機構(gòu)還包括伺服電機和傳動鏈條，所述伺服電機通過所述傳動鏈條連接所述重錘；所述監(jiān)測控制機構(gòu)，具體控制所述伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速度；伺服電機，接收所述監(jiān)測控制機構(gòu)的指令進行旋轉(zhuǎn)，通過所述傳動鏈條帶動所述重錘沿所述固定支架上下運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的架空輸電線路的主動防舞器，其特征在于，所述執(zhí)行機構(gòu)還包括伺服驅(qū)動器和編碼器；所述伺服驅(qū)動器，連接所述控制器和所述伺服電機，接收所述控制器的速度控制量，對所述伺服電機進行驅(qū)動；所述編碼器，連接所述伺服驅(qū)動器和所述伺服電機，將所述伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度反饋給所述伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)所述伺服電機旋轉(zhuǎn)速度的閉環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的架空輸電線路的主動防舞器，其特征在于，所述伺服電機，在上電以后，將所述重錘的位置調(diào)整至所述固定支架的中部位置；所述編碼器，還連接所述伺服電機和所述控制器，將所述重錘的位置信息反饋給所述控制器，實現(xiàn)所述控制器對所述重錘位置的閉環(huán)控制。
6.一種架空輸電線路的主動防舞方法，其特征在于，所述方法包括在所述架空輸電線路的導(dǎo)線上安裝固定支架，在所述固定支架上設(shè)置可沿所述固定支架上下運動的重錘；監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動包括控制所述重錘沿所述固定支架運動的加速度大小和方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，控制所述重錘沿所述固定支架運動的加速度大小和方向包括將所述重錘安裝于傳動鏈條上，所述傳動鏈條與伺服電機連接； 控制所述伺服電機的實時旋轉(zhuǎn)方向與實時旋轉(zhuǎn)速度，進而實現(xiàn)對所述重錘的加速度大小和方向的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括上電以后，通過所述伺服電機將所述重錘的位置調(diào)整至所述固定支架的中部位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括由伺服電機驅(qū)動器對所述伺服電機進行驅(qū)動，利用所述伺服電機后端的編碼器實現(xiàn)伺服電機旋轉(zhuǎn)速度的閉環(huán)控制以及對所述重錘的位置檢測。
全文摘要
一種架空輸電線路的主動防舞器及主動防舞方法，所述主動防舞器包括固定支架、監(jiān)測控制機構(gòu)以及執(zhí)行機構(gòu)；所述固定支架，安裝于所述架空輸電線路的導(dǎo)線上，在所述固定支架上設(shè)置所述監(jiān)測控制機構(gòu)以及所述執(zhí)行機構(gòu)；所述監(jiān)測控制機構(gòu)，監(jiān)測所述架空輸電線路的導(dǎo)線舞動加速度；根據(jù)所述導(dǎo)線舞動加速度，控制所述執(zhí)行機構(gòu)的運動；所述執(zhí)行機構(gòu)，包括可沿所述固定支架上下運動的重錘，所述執(zhí)行機構(gòu)接收所述監(jiān)測控制機構(gòu)的指令，控制所述重錘沿所述固定支架上下運動，使所述重錘反向運動的力與所述導(dǎo)線舞動的力相抵消。
文檔編號H02G7/14GK102412542SQ20111041013
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者周培忠, 姜輝, 孫艷玢, 寇祖遼, 曹向勇, 李紅旗, 楊春華, 王啟源, 解玉文, 陳學中, 陳瑞國 申請人:北京國網(wǎng)富達科技發(fā)展有限責任公司, 遼寧省電力有限公司沈陽超高壓分公司