避雷针风致振动测量装置的制作方法

本发明涉及变电站振动测量监测领域，是一种避雷针风致振动测量装置。

背景技术：

变电站作为区域输入能源直接影响着地区正常生产，若因避雷针倒塌导致输电线路中断，将带来严重的社会负面效应及经济损失。因此，为确保变电站的正常运行，保证构架避雷针的结构安全，通过实验研究评价避雷针的现行工作状态，深入探讨高压变电站构架避雷针的风致振动机理，确定结构在强风作用下的荷载放大系数和安全储备，预估变电站避雷针构件风致疲劳寿命，明确破坏避雷针是否存在结构缺陷、安全隐患或施工质量，找出变电站构架避雷针风毁事故发生的原因，提出控制避雷针风致振动的措施，无疑具有重要的理论意义与工程应用价值。2015年9月，某750kV变电站2号主变750KV侧进线构架上方避雷针断裂倾倒，造成变电站高压输电线路受损，导致供电中断，直接影响着本地的正常生产。

技术实现要素：

本发明提供了一种避雷针风致振动测量装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中不能实现对避雷针风致振动情况进行监测，避雷针存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种避雷针风致振动测量装置包括一号避雷针、二号避雷针、数据采集器、数据集线器、数据处理单元和显示单元，所述一号避雷针和二号避雷针之间固定安装有桁架，所述的数据采集器包括至少一个固定安装在一号避雷针上的低频动态拾振器和至少一个固定安装在二号避雷针上的风速传感器，所述低频动态拾振器和风速传感器均与数据集线器双向电连接，所述数据集线器与数据处理单元双向电连接，所述数据处理单元的输出口与显示单元的输入口电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述低频动态拾振器包括间隔固定安装在一号避雷针上的第一低频动态拾振器、第二低频动态拾振器、第三低频动态拾振器以及固定安装在桁架上的第四低频动态拾振器，所述风速传感器包括分别与第一低频动态拾振器、第二低频动态拾振器、第三低频动态拾振器的安装高度相对应的第一风速传感器、第二风速传感器和第三风速传感器，所述数据集线器电连接有插座母头，所述第一低频动态拾振器、第二低频动态拾振器、第三低频动态拾振器、第一风速传感器、第二风速传感器和第三风速传感器的出线口均连接有与插座母头相配合使用的插座公头。

上述还包括输入单元，所述输入单元与数据处理单元电连接。

上述显示单元为LCD液晶显示屏，所述输入单元为键盘。

上述数据处理单元包括电源模块、单片机、I/V转换电路、放大电路、A/D转换电路，所述电源模块分别与I/V转换电路、放大电路、A/D转换电路和单片机电连接，所述I/V转换电路输入口与集线器输出口电连接，所述I/V转换电路输出口与放大电路输入口电连接，所述放大电路输出口与A/D转换电路输入口电连接，所述A/D转换电路与单片机电连接。

上述I/V转换电路包括继电器以及与继电器并联的采样电阻R6、R7、R8和R9；所述放大电路包括差分放大器；所述继电器与差分放大器电连接，所述A/D转换电路包括电压基准芯片、A/D转换器和晶振芯片；所述差分放大器与电压基准芯片电连接，所述电压基准芯片和晶振芯片均与A/D转换器电连接。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将第一低频动态拾振器、第二低频动态拾振器和第三低频动态拾振器与第一风速传感器、第二风速传感器和第三风速传感器安装高度一一相对应，可以直接测出现场风速下的风致响应，通过低频动态拾振器直接输出位移、加速度的数字信号，通过风速传感器直接测量输出0~20mA模拟信号，通过数据集线器将数据传输至数据处理单元进行处理，根据需要数据处理单元进行智能调节，再通过LCD液晶显示屏显示采集的数据，方便用户查看，从而实现对避雷针风致振动情况实时监测。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的结构框图。

附图2为本发明的数据采集器的安装示意图。

附图3为本发明的I/V转换电路和放大电路的电路图。

附图4为本发明的A/D转换电路的电路图。

附图5为本发明的数据处理单元电路图。

附图中的编码分别为：13为LCD液晶显示屏，14为键盘，311为继电器，321为差分放大器，331为电压基准芯片，332为A/D转换器，40为单片机，441为数据集线器，50为一号避雷针，51为桁架，52为二号避雷针,53为第一低频动态拾振器，54为第二低频动态拾振器，55为第三低频动态拾振器，56为第四低频动态拾振器，57为第一风速传感器，58为第二风速传感器，59为第三风速传感器，Y1为晶振芯片。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该避雷针风致振动测量装置包括一号避雷针50、二号避雷针52、数据采集器、数据集线器441、数据处理单元和显示单元，所述一号避雷针50和二号避雷针52之间固定安装有桁架51，所述的数据采集器包括至少一个固定安装在一号避雷针50上的低频动态拾振器和至少一个固定安装在二号避雷针52上的风速传感器，所述低频动态拾振器和风速传感器均与数据集线器双向电连接，所述数据集线器与数据处理单元双向电连接，所述数据处理单元的输出口与显示单元的输入口电连接。这里的低频动态拾振器可以是941B型低频动态拾振器，用于直接输出位移、加速度的数字信号。风速传感器可以是HS－FS1型风速传感器，主要输出0至20mA的模拟信号。由于低频动态拾振器与风速传感器的安装高度一一对应，可以直接测出现场风速下的风致响应。本发明可以通过低频动态拾振器与风速传感器直接测出现场风速下的风致响应，通过数据集线器将数据传输至数据处理单元进行处理，根据需要数据处理单元进行智能调节，再通过显示单元显示采集的数据，方便用户查看，从而实现对避雷针振动情况实时监测。

可根据实际需要，对上述避雷针风致振动测量装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述低频动态拾振器包括间隔固定安装在一号避雷针50上的第一低频动态拾振器53、第二低频动态拾振器54、第三低频动态拾振器55以及固定安装在桁架51上的第四低频动态拾振器54，所述风速传感器包括分别与第一低频动态拾振器53、第二低频动态拾振器54、第三低频动态拾振器55的安装高度相对应的第一风速传感器57、第二风速传感器58和第三风速传感器59，所述数据集线器441电连接有插座母头，所述第一低频动态拾振器53、第二低频动态拾振器54、第三低频动态拾振器55、第一风速传感器57、第二风速传感器58和第三风速传感器59的出线口均连接有与插座母头相配合使用的插座公头。

如附图1、2所示，还包括输入单元，所述输入单元与数据处理单元电连接。通过输入单元方便用户进行数据整理与调整，简单便捷。

如附图1、2所示，所述显示单元为LCD液晶显示屏13，所述输入单元为键盘14。通过LCD液晶显示屏13显示数据，方便用户查看，从而实现对避雷针的实时监测。

如附图1、2、3、4、5所示，所述数据处理单元包括电源模块、单片机40、I/V转换电路、放大电路、A/D转换电路，所述电源模块分别与I/V转换电路、放大电路、A/D转换电路和单片机40电连接，所述I/V转换电路输入口与数据集线器441输出口电连接，所述I/V转换电路输出口与放大电路输入口电连接，所述放大电路输出口与A/D转换电路输入口电连接，所述A/D转换电路与单片机40电连接。

如附图1、2、3、4、5所示，所述I/V转换电路包括继电器311以及均与继电器311并联的采样电阻R6、R7、R8和R9；所述放大电路包括差分放大器321；所述继电器311与差分放大器321电连接，所述A/D转换电路包括电压基准芯片331、A/D转换器332和晶振芯片Y1；所述差分放大器321与电压基准芯片331电连接，所述电压基准芯片331和晶振芯片Y1均与A/D转换器332电连接。

这里的I/V转换电路中的采样电阻R6、R7、R8和R9通过与继电器311配合，由单片机P0.1控制继电器311选择开始采样及关闭采样，通过在测试回路并联的采样电阻R6可以将测试回路中电流信号I转换成电阻两端的电压信号U，并将其传送至差分放大器 321，经差分放大器321放大后的信号U＇由输出接口传入A/D转换电路中进行模数转换。

如附图3、4、5所示，A/D转换器332的型号可以是AD7715；晶振芯片Y1为2.4576MHz，为电路工作时提供时钟信号；所述接入单片机P1.2口，接入单片机P1.3口，DOUT接入单片机P1.4口，DIN接入单片机P1.5口，SCLK接入单片机P1.6口，接入单片机P1.7口，从放大电路的输出口传送数据接入A/D转换电路的AIN+，从而传入A/D转换器332中进行模数转换。实际工作时，模数转换的工作原理如下：当单片机P1.3口发出低电平信号时，A/D转换器332开始工作，接受由单片机P1.5口发送的A/D转换控制信号以及单片机P1.6口发送的串行时钟信号，根据控制信号对AIN+口数据进行相应的A/D转换，此时输出变为高电平，待A/D转换完成后，A/D转换器332通过向单片机P1.2口发送低电平信号，表示当前A/D转换有效，单片机40根据P1.2口接收的低电平信号通过单片机P1.5口向A/D转换器332发送读取控制信号，A/D转换器332接收到由单片机P1.5口发出的读取控制信号后，由DOUT向单片机P1.4口发送A/D转换数据，单片机40接收完传送的A/D转换信号后由单片机P1.3口向A/D转换器332发送高电平信号，使其停止工作，至此，一次A/D转换工作完成；当单片机40所得的A/D转换信号过大或过小时，可由单片机40控制P1.5口传输控制信号至AD7715的DIN口，调整A/D转换中的信号放大倍数，并重复上述工作步骤，从而实现了智能化调整量程，提高了测量精度。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。