一种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光幕传感器设计方法，尤其涉及一种用于输电线路舞轨迹测量的 光幕传感器优化设计方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在对输电线路舞动轨迹进行测量时，通常会应用光幕传感器进行输电线路 舞动轨迹信号的采集。在输电线路舞动过程中，输电线路会遮挡住在光幕传感器内纵向和 横向设置的光电开关发射器所发射出的光束，造成光幕传感器接收器所接受到的光强发生 变化，从而使光幕传感器输出位置信号，获得输电线路的具体位置信息。
[0003] 在实际应用中，由于输电线路的舞动范围较大，需要布置大量的光电开关，尽管理 论上可以通过增加光电开关的数量、采集通道的数量来满足实际应用需求，但是考虑到经 济性、系统的复杂程度等因素，亟需根据线路舞动轨迹特征对光电开关的布置数量和位置 进行优化，以尽可能少的光电开关和采集通道满足系统的测量需求。
[0004] 同时，由于在测量线路舞动轨迹时需要获得输电线路的二维舞动轨迹，因此光幕 传感器内部光电开关需要在纵向和横向都进行布置，当输电线路出现在某一位置时，光幕 传感器内部横向和纵向设置的光电开关同时输出信号即可获得输电线路的当前位置。在通 常情况下，为了加工与制造方便，光幕传感器内部设置的光电开关的发射器都均匀分布在 光幕传感器壳体内，但是针对于输电线路舞动时波峰波谷位置速度小，波腹位置速度快的 实际情况，当光幕传感器壳体内设置的光电开关数量较少并均匀分布时，光幕传感器在舞 动波峰波谷时会遗失很多位置信息，进而会极大地影响测量精度。因此，同样需要对光幕传 感器内部光电开关的分布进行优化设计，以提高测量精度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法， 能够对光幕传感器壳体内的光电开关分布进行优化设计，准确采集输电线路舞动波峰波谷 时的位置信息，极大地提高了测量精度，同时降低设备成本和系统复杂程度。
[0006] 本发明采用下述技术方案：
[0007] -种用于输电线路舞轨迹测量的光幕传感器优化设计方法，包括以下步骤：
[0008] A :根据输电线路实际运行情况，对发生线路舞动时输电线路的最大纵向速度进行 估算；
[0009] B :计算出最大纵向速度的η个速度点，分别为最大纵向速度的i η 倍、互倍、^倍和1倍；分别记作Vi、V2、……、Vp……、Vn，n为自然数； η η
[0010] C :根据纵向速度计算公式Vy= Acocos(cot)的逆函数，分别求出η个不同速度点 V1K对应的Wt1值，分别记作cotp c〇t2、……、cotp……、《tn，其中，￥￥表示纵向速度， A表示输电线路舞动时的纵向振幅，ω为舞动频率特征参数，^为时间；
[0011] D :利用所得到的不同速度点V#对应的COt i值，根据公式y = Asin(COt)AU 求出η个不同速度点V1所对应的输电线路舞动轨迹纵向坐标71，分别记作yi、y 2、……、 ......yn；
[0012] E :对求出的η个不同速度点V1所对应的输电线路舞动轨迹纵向坐标y i简化Y i，得 到光幕传感器内η个光电开关的纵向设置位置I、Y2、……、1、……Yn，简化规则为向下取 整且精确到厘米；
[0013] F :确定光幕传感器内纵向设置的2η_1个光电开关的位置分别为±Yi、土Υ2、......、 土Yi、......土Yn。
[0014] 所述的光幕传感器内横向设置的多个光电开关均匀设置，且横向设置的相邻两个 光电开关之间的距离不大于8厘米。
[0015] 横向设置的相邻两个光电开关之间的距离为8厘米。
[0016] 所述的步骤A中，发生线路舞动时输电线路的最大纵向速度估算公式为Vy_ = Αω，其中A表示输电线路舞动时的纵向振幅，ω为舞动频率特征参数。
[0017] 本发明通过分别选取最大速度的固定倍数，并反解出该速率时的输电线路舞动位 置，按照求出的位置依次布置各个光幕传感器，从而用达到用分段直线来代替输电线路的 舞动轨迹，最终获取输电线路的舞动轨迹，本发明针对输电线路舞动时波峰波谷位置速度 小、波腹位置速度快的特殊情况，依据输电线路舞动的实际情况对光电开关的分布进行优 化设计，准确采集到输电线路舞动时各个位置信息，极大地提高了测量精度，同时降低设备 成本和系统复杂程度。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：
[0020] 在利用室内线路舞动试验机模拟或实际线路舞动时，可以发现线路舞动的纵向与 横向的运动轨迹均类似于正弦波形，即在波腹附近速度最大，在波峰波谷附近速度最小。设 输电线路舞动时的纵向振幅为Α，输电线路舞动时的横向振幅为Β。
[0021] 对输电线路的舞动轨迹进行分解，其纵向舞动轨迹近似为正弦图形，即：
[0022] y = Asin(cot);
[0023] 其中，y为舞动轨迹纵轴坐标，ω为舞动频率特征参数，t为时间。
[0024] 故输电线路在纵向的速度分量可表达为：
[0025] Vy= A ω cos (ω t);
[0026] 其中，V，示纵向速度。
[0027] 由上述两式可知，当纵轴坐标y的绝对值较小时，Vy的绝对值较大，而当纵轴坐标 y的绝对值较大时，Vy的绝对值较小。本发明采用分段线性的方法去模拟输电线路的舞动 轨迹，因此选择最大速度的固定倍率数去采集输电线路的舞动轨迹。本发明通过分别选取 最大速度的固定倍数，并反解出该速率时的输电线路舞动位置，按照求出的位置依次布置 各个光幕传感器，从而用达到用分段直线来代替输电线路的舞动轨迹，最终获取输电线路 的舞动轨迹。
[0028] 综合上述设计原理，如图1所示，本发明所述的用于输电线路舞轨迹测量的光幕 传感器优化设计方法，包括以下步骤：
[0029] A :根据输电线路实际运行情况，对发生线路舞动时输电线路的最大纵向速度进行 估算；发生线路舞动时输电线路的最大纵向速度估算公式为：Vynax= Αω ;
[0030] B :计算出最大纵向速度的η个速度点，分别为最大纵向速度的 丄倍、三倍、……、^倍和1倍；分别记作Vi、V2、……,V1,……、Vn，n为自然数； η η η
[0031] C :根据纵向速度计算公式Vy= Aocos(cot)的逆函数，分别求出η个不同速度点 V1K对应的Wt1值，分别记作cotp c〇t2、……、cotp……、《tn