指令有控制箱统一 发出。
[0036] 参见图2,分布式架空导线脱冰跳跃实验系统中脱冰控制模块控制包括脱冰控制 单元11，脱冰控制单元11通过控制线14与1个以上的电磁铁连通，脱冰控制单元11经过 控制箱10与计算机9连接，脱冰控制单元11与电磁铁通过外部的电磁铁电源13供电，脱 冰控制模块实现架空导线3覆冰和脱冰工况的模拟，其中脱冰控制单元11负责按照脱冰控 制系统指定的时序进行脱冰动作执行。脱冰控制模块采用总线结构构成一个整体，各个脱 冰控制单元11与控制箱10挂接在总线12上，该总线由485总线、控制总线、电源总线等组 成。485总线实现各个脱冰控制单元11与控制箱12之间的通信，计算机9通过脱冰控制系 统对各路覆冰进行时序设置，脱冰控制单元11内置存储单元，将各路覆冰坠落时间存储记 录下来。控制箱12通过控制总线向各个脱冰控制单元11发送脱冰执行指令，控制单元接 收到该指令后开始计时，当某路覆冰重物达到预设时间时即执行脱冰动作，由于各路重物2 之间相互等价独立，因此可以实现多种不同脱冰时序的模拟。电源总线用于对各个脱冰控 制单元进行供电。
[0037] 如附图3所示，脱冰控制系统控制脱冰控制单元11切断每路重物2上的电磁铁供 电，控制每路重物2坠落时间不同，可实现覆冰重物部分档、顺序以及随机脱落之类的非同 期脱冰，并且脱冰动作指令由控制箱10拨动开关统一发出，利用总线12上电平瞬间一致 性，确保各个脱冰控制单元能够在同一时刻收到动作指令，实现精确时序脱冰工况模拟。
[0038] 动张力采集模块包括设于架空导线3 -端的张力感应器6,张力感应器6依次经过 变送器7和采集卡8与计算机9连接，利用计算机9实时采集架空导线3脱冰跳跃过程中 的动张力，并对该动张力特性进行时频域分析；架空导线3端部连接有电阻应变式张力传 感器6,实时采集导线端部动张力变化情况，所采集的信号接入变送器7,经过转换后成为 标准电压模拟量，并由采集卡8采集传送至计算机9。计算机9上安装有架空导线脱冰跳跃 动张力实时采集与分析软件，实现动张力的实时采集与存储，并通过图形的方式显示出来， 另外软件提供时频域分析功能，能够有效分析动张力特性。
[0039] 参见图4,架空导线脱冰跳跃动张力采集模块用于实时采集导线端部动张力时程 变化情况。脱冰跳跃过程中，导线端部会产生变化的动张力，该动张力经过电阻应变式张力 传感器转化为电阻应变量，变送器对该电阻应变量进行转化，成为标准电压模拟量，并为高 精度数据采集卡DT9800所采集，监控计算机上安装有DEWEsoft软件接收经过DT9800采集 的动张力值，并加以显示。
[0040] 导线跳跃位移采集模块实现导线档中位置脱冰跳跃位移变化时程情况的采集，其 包括摄像头5,所述的摄像头5与架空导线3中部的档中标示点4对正，并且摄像头5对架 空导线3的跳跃位移进行识别拍摄，并利用导线脱冰跳跃位移识别系统对档中位置标识点 在各个时刻下的位置进行识别，进而得出脱冰跳跃的位移时程。
[0041] 参见图5,架空导线脱冰跳跃位移采集模块实时采集导线在脱冰跳跃过程中的跳 跃位移时程变化情况。首先，架设位移识别摄像头，拍摄导线脱冰跳跃过程中的位移视频。 而后，对拍摄到的视频进行分帧处理，分解为按时间排列的图像帧。再者，采用导线脱冰跳 跃位移识别系统软件对每帧图像中的档中位置标识点进行为位移识别，每个位移值对应该 帧图像的时刻值。最后，将识别出来的位移值串接绘制成跳跃位移时程曲线。
[0042] 利用本发明可以实现架空导线脱冰跳跃试验，其具体实现过程为：架设一段架空 输电导线，导线型号可以根据实际试验要求而定，导线上的等间距安装有轻质铁吸盘。覆冰 质量采用可调覆冰重物模拟，重物上安装有电磁铁，当电磁铁通电时，即产生吸力，与吸盘 吸合，悬挂导线上实现覆冰工况模拟。整档导线上悬挂有多个覆冰重物，每路重物与脱冰控 制模块相连，受其分别控制，重物之间相互独立且等价。当脱冰控制模块切断可调覆冰重物 上的电磁铁供电时，模拟覆冰重物从架空导线脱离，实现脱冰工况模拟。控制每路可调覆冰 重物坠落时间不同即可实现覆冰重物部分档、顺序以及随机脱落之类的非同期脱冰。脱冰 时序由脱冰控制软件统一设置，提高了系统的自动化性能，同时，脱冰动作指令由控制箱统 一发出，确保各个脱冰控制单元能够在同一时刻收到动作指令，各控制单元即开始计时，并 按照脱冰跳跃时序驱动各路覆冰重物动作。可调覆冰重物脱离导线后导线发生脱冰跳跃现 象，张力传感器实时采集导线动张力变化情况，并通过变送器转换为标准模拟电压量。实验 系统采用DT9800高性能数据采集卡采集该模拟电压量，并传送至DEWEsoft数据采集软件， 该软件实现动张力值存储、显示以及分析等功能。脱冰跳跃过程中导线档中位置位移变化 采用位移识别摄像头拍摄，图像识别系统软件将拍摄到的视频图像进行分帧处理，而后识 别每帧图像中导线档中位置的位移值，再将各位移值与每帧图像的时间刻对应，绘制出导 线脱冰跳跃档中位置位移时程曲线。
[0043] 实施例：使用本发明对一段档距为130米的架空导线进行模拟脱冰跳跃试验，其 基本工况如下表1所示。
[0044] 表1脱冰跳跃试验工况
[0045]
【主权项】
1. 一种分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，其特征在于包括脱冰跳跃实验模块、脱冰 控制模块、动张力采集模块和导线跳跃位移采集模块； 所述的脱冰跳跃试验模块搭建脱冰跳跃实验系统基本环境，包括两个支架（1)，以及在 两个支架（1)之间的架空导线（3)，在架空导线（3)上分布设置有重物（2)，所述的重物（2) 的质量为可调型，重物（2)上安装有电磁铁，用于模拟不同厚度的覆冰工况； 所述的脱冰控制模块控制包括脱冰控制单元（11)，所述的脱冰控制单元（11)通过控 制线（14)与1个以上的电磁铁连通，脱冰控制单元（11)经过控制箱（10)与计算机（9)连 接，所述的脱冰控制单元（11)与电磁铁通过外部的电磁铁电源（13)供电，脱冰控制模块实 现架空导线（3)覆冰和脱冰工况的模拟，其中脱冰控制单元（11)负责按照脱冰控制系统指 定的时序进行脱冰动作执行； 所述的动张力采集模块包括设于架空导线（3) -端的张力感应器（6)，所述的张力感 应器（6)依次经过变送器（7)和采集卡⑶与计算机（9)连接，利用计算机（9)实时采集 架空导线（3)脱冰跳跃过程中的动张力，并对该动张力特性进行时频域分析； 所述的导线跳跃位移采集模块实现导线档中位置脱冰跳跃位移变化时程情况的采集， 其包括摄像头（5)，所述的摄像头（5)与架空导线（3)中部的档中标示点（4)对正，并且摄 像头（5)对架空导线（3)的跳跃位移进行识别拍摄，并利用导线脱冰跳跃位移识别系统对 档中位置标识点在各个时刻下的位置进行识别，进而得出脱冰跳跃的位移时程。
2. 根据权利要求1所述的分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，其特征在于所述的脱冰 控制单元（11)为一个以上，脱冰控制单元（11)之间通过总线（12)串联，串联后的脱冰控 制单元（11)经过控制箱（10)与计算机（9)连接，每个脱冰控制单元（11)均分别与四路重 物⑵的电磁铁连通，各路重物⑷相互独立互不干扰，同时又相互等价，重物⑵与脱冰 控制单元（11)共同形成分布式架构的连接关系。
3. 根据权利要求1或2所述的分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，其特征在于所述的 脱冰控制单元（11)采用光耦合元器件将重物（2)中的电磁铁通断产生的瞬间高压与核心 芯片隔离开来，所述的脱冰控制单元（11)内部继电器与电磁铁连接端反接有续流5819二 极管，用于动作执行时将电磁铁上电流消耗掉。
4. 根据权利要求1所述的分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，其特征在于所述的脱冰 控制系统控制脱冰控制单元（11)切断每路重物（2)上的电磁铁供电，控制每路重物（2)坠 落时间不同，可实现覆冰重物部分档、顺序以及随机脱落之类的非同期脱冰，并且脱冰动作 指令由控制箱（10)拨动开关统一发出，利用总线（12)上电平瞬间一致性，确保各个脱冰控 制单元能够在同一时刻收到动作指令，实现精确时序脱冰工况模拟。
5. 根据权利要求4所述的分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，其特征在于所述的脱 冰控制系统中利用每个控制脱冰控制单元（11)物理地址的差异，区分控制脱冰控制单元 (11)的位置，并要求各个脱冰控制单元（11)在同一时刻接收到动作指令，并且脱冰控制单 元（11)通过高精度晶振提供精确时间周期，用于提高时间执行精度及脱冰动作时序精度。
6. 根据权利要求1所述的分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，其特征在于所述的位移 识别系统利用摄像头（5)采集的架空导线（3)中档中标示点（4)位移变化图像，对图像进 行分帧处理，而后识别每帧图像中档中标示点（4)的位移值，再将各位移值与每帧图像的 时间刻对应，绘制出架空导线（3)脱冰跳跃档中位置位移时程曲线。
【专利摘要】本发明公开了一种分布式架空导线脱冰跳跃实验系统，属于输配电技术领域，该系统包括脱冰跳跃实验模块、脱冰控制模块、动张力采集模块和导线跳跃位移采集模块四部分，其中脱冰跳跃实验模块建立实验基础环境，脱冰控制模块接收脱冰控制系统发送过来的时序配置指令，并在接收到脱冰控制指令后按指定的时序执行脱冰动作，动张力采集模块对架空导线脱冰跳跃过程中的动张力进行实时采集，并对之进行时频域分析得出其动态特性，导线跳跃位移采集模块对导线脱冰跳跃档中位置处的位移进行采集识别，绘制出位移时程曲线。
【IPC分类】G01B11-00
【公开号】CN104764403
【申请号】CN201510170456
【发明人】王璋奇, 王剑, 王孟, 齐立忠
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月10日