一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法与流程

本发明涉及输变电工程设计施工，具体为一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法。

背景技术：

1、随着我国特高压工程建设速度和质量提升，施工的安全性越来越得到重视。在张力架线中，随着牵引力的加大，其安全可靠性成为工程研究的重要科题。张力架线中常见安全故障有多种，其中牵引钢丝绳损伤断裂危害性最大。影响钢丝绳牵引力变化的有放线走板翻转、放线旋转联接器卡死、钢丝绳或导线跳槽、抗弯联接器松脱、导线或牵丝绳断裂等。这些事故一旦发生，轻则造成导线损伤、机械损坏，重则造成电力事故、人员伤亡。所以开展对张力架线过程牵引力的实时监测显得非常重要。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，解决了张力架线中牵引绳状态无法实时检测的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，包括以下步骤：s1、通过数据采集模块获取滑车上的压力传感器、拉力传感器输出的电压信号值、增量式编码器输出的数字信号值、色标传感器输出的开关信号值；s2、对获取的压力传感器、拉力传感器、增量式编码器、色标传感器输出的信号值进行预处理，分别得到压力传感器预处理值q1、拉力传感器预处理值q2、增量式编码器预处理值q3、色标传感器预处理值q4；s3、通过数据处理模块对预处理值q1、q2、q3、q4进行正式处理，分别转换得到压力传感器受到的压力值数字信号、拉力传感器受到的拉力值数字信号、增量式编码器测得的移速值数字信号、色标传感器测得的色标检测状况的数字信号；s4、通过无线传输模块将数据处理模块正式处理之后得到的压力传感器受到的压力值数字信号、拉力传感器受到的拉力值数字信号、增量式编码器测得的移速值数字信号、色标传感器测得的色标检测状况的数字信号传输给数据显示模块；s5、通过数据显示模块对压力值数字信号、拉力值数字信号、移速值数字信号、色标检测状况的数字信号进行显示，以得到高压输电工程用钢丝绳的牵引力值。

3、进一步地，所述压力传感器预处理值q1通过以下步骤获得：s21、依据相同的时间间隔采样一组电压信号检测值pj，(1≤j≤n)；s211、将采样得到的电压信号检测值中的极大值、极小值、异样值筛除，基于筛除后的数据计算压力传感器预处理值q1，其计算公式如下：其中，q1为预处理后的平均电压信号值，n为采样值组中电压信号检测值pj的个数，为单组电压信号检测值调制因子。

4、进一步地，所述拉力传感器预处理值q2通过以下步骤获得：s22、对拉力传感器输出的电压信号值进行加权平均计算；s221、依据相同的时间间隔采样一组电压信号检测值qk，(1≤k≤y)，同时给每次采样一个权重wx(1≤x≤y)；s222、将采样得到的电压信号检测值中的极大值、极小值、异样值筛除，基于筛除后的数据计算压力传感器预处理值q2，其计算公式如下：其中，q2为预处理后的加权平均电压信号值，y为采样值组中电压信号检测值qk的个数，α为单组电压信号检测值调制因子。

5、进一步地，所述增量式编码器预处理值q3通过以下步骤获得：s23、设定每转一圈增量式编码器输出的脉冲数为n，检测到的脉冲数为p，测得的时间间隔为δt，基于上述数据计算增量式编码器预处理值q3，其计算公式如下：其中，为编码器输出脉冲数p与每圈脉冲数n的比值，表示旋转角度的百分比，2＊π＊r为钢丝绳移动的弧长，r为钢丝绳距离编码器的半径，δt为检测到的时间间隔，表示钢丝绳移动的时间。

6、进一步地，所述色标传感器预处理值q4通过以下步骤获得：所述色标传感器预处理值q4通过以下步骤获得：s24、对色标传感器输出的开关信号值采用指数移动平均方法进行计算处理；s241、连续采集一系列色标传感器的开关信号值cm+1，(2＜m+1≤s)；s242、将采样得到的开关信号值cm+1中的极大值、极小值、异样值筛除，基于筛除后的数据计算色标传感器预处理值q4，其计算公式如下：其中，β为平滑因子，表示当前信号值在平均中的权重，其计算方式为：其β的计算方式中o为用于计算移动平均的数据点数量；其中，cm+1cm为当前时刻的平滑后的信号值；

7、cm为前一时刻的平滑后的信号值。

8、进一步地，数据处理模块中通过应变片和电路电桥原理对进行预处理之后的压力传感器的预处理值q1、拉力传感器的预处理值q2进行计算处理，通过光电转换原理对进行预处理之后的增量式编码器预处理值q3进行计算处理，通过反射光原理对进行预处理之后的色标传感器预处理值q4进行计算处理。

9、进一步地，所述s3中转换得到的压力传感器受到的压力值数字信号、拉力传感器受到的拉力值数字信号、色标传感器测得的色标检测状况的数字信号的具体步骤如下：电压信号转换数字信号：s31、以一定的频率对电压信号进行抽样，即定期测量电压值；s311、将抽样后的模拟电压值量化，即映射到最接近的离散数字值；s312、将量化后的数字值编码成二进制，以便于数字系统处理；开关信号转换数字信号：s32、数字输入接口周期性地读取连接的开关信号，以确定开关是处于开启还是关闭状态；s321、将开关的状态表示为数字位，通常是0为关或1为开。

10、进一步地，所述s4中的无线传输模块采用lora网关、中继器或4gtdu对数据进行传输，这些模块安装在防护等级ip65的电气控制箱内，由充电锂电池供电。

11、进一步地，所述s5中数据显示模块通过图表和曲线绘制技术，将无线传输模块输送的正式处理后的压力传感器受到的压力值数字信号值、拉力传感器受到的拉力值数字信号、增量式编码器的移速值数字信号以直观的方式呈现在计算机屏幕上，通过计算机界面中的虚拟指示灯将色标传感器的色标检测状况的数字信号以图形化的方式呈现在计算机屏幕上。

12、进一步地，所述s5中的数据显示模块具有报警功能，当牵引力或色标状态异常时，能够及时向警报器发出警报指令。

13、本发明具有以下有益效果：

14、(1)、该高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，根据现场实际需求，实时检测牵引绳的状态，无需人工一直紧盯牵引绳，减少了人工需求，通过传感器检测对比人眼检测同时提高了检测精度，将会减少施工设施成本、加快工程进程、提高工程质量和安全系数。

15、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述压力传感器预处理值q1通过以下步骤获得：

3.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述拉力传感器预处理值q2通过以下步骤获得：

4.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述增量式编码器预处理值q3通过以下步骤获得：

5.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述色标传感器预处理值q4通过以下步骤获得：

6.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：数据处理模块中通过应变片和电路电桥原理对进行预处理之后的压力传感器的预处理值q1、拉力传感器的预处理值q2进行计算处理，通过光电转换原理对进行预处理之后的增量式编码器预处理值q3进行计算处理，通过反射光原理对进行预处理之后的色标传感器预处理值q4进行计算处理。

7.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述s3中转换得到的压力传感器受到的压力值数字信号、拉力传感器受到的拉力值数字信号、色标传感器测得的色标检测状况的数字信号的具体步骤如下：

8.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述s4中的无线传输模块采用lora网关、中继器或4g tdu对数据进行传输，这些模块安装在防护等级ip65的电气控制箱内，由充电锂电池供电。

9.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述s 5中数据显示模块通过图表和曲线绘制技术，将无线传输模块输送的正式处理后的压力传感器受到的压力值数字信号值、拉力传感器受到的拉力值数字信号、增量式编码器的移速值数字信号以直观的方式呈现在计算机屏幕上，通过计算机界面中的虚拟指示灯将色标传感器的色标检测状况的数字信号以图形化的方式呈现在计算机屏幕上。

10.根据权利要求1所述的一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，其特征在于：所述s5中的数据显示模块具有报警功能，当牵引力或色标状态异常时，能够及时向警报器发出警报指令。

技术总结
本发明公开了一种高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，涉及输变电工程设计施工技术领域。该高压输电工程用钢丝绳牵引力检测方法，通过数据采集模块获取各传感器的信号值，然后对其进行预处理值，通过数据处理模块对预处理值进行正式处理，转换得到各传感器输出的数字信号，通过无线传输模块将其数据处理模块正式处理之后得到的数字信号传输给数据显示模块，通过数据显示模块对其进行显示，以得到高压输电工程用钢丝绳的牵引力值。本发明根据现场实际需求，实时检测牵引绳的状态，无需人工一直紧盯牵引绳，减少了人工需求，通过传感器检测对比人眼检测同时提高了检测精度，将会减少施工设施成本、加快工程进程、提高工程质量和安全系数。

技术研发人员：张岩,李强,刘登金,任杰,王鹏飞,张俊峰,张凯,梁朝华,潘顺
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司亳州供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15