输电线路微风振动在线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及输电线路安全控制技术领域，特别是涉及一种输电线路微风振动在线 监测系统。
【背景技术】
[0002] 在架空输电线路上，常常发生微风振动、次档距振荡、舞动、脱冰跳跃、横向碰击、 电晕舞动和短路振动等多种类型的振动，在这些振动类型中，以"微风振动"的发生最为普 遍、最为频繁。架空输电线路的微风振动是指，当约〇. 5~10m/s的稳定风速横侧吹向输电 线路时，在输电线路的背风侧会产生上下交替的旋涡，引起上下交变的力作用于输电线路 上，使输电线路产生垂向振动。当旋涡出现频率与输电线路的固有频率一致时，会在谐振下 产生较大振幅的持续振动。微风振动的频率在3Hz~150Hz之间，最大振幅一般不大于架 空输电线路直径的1~2倍。振动的持续时间一般达数小时，有时可达数日不止。
[0003] 微风振动是导致输电线路疲劳损伤的主要原因，微风振动引起输电线路疲劳断股 问题一直威胁着输电线路的安全运行。经过江河、湖泊、海峡、山谷等的大跨越，其档距大， 悬挂点高，跨越处地面平坦，江面开阔，水面的粗糙度小，容易形成均匀的层流风，以致于激 振风速范围广，稳流持续时间长，使风输给输电线路的振动能量大大增加，输电线路振动强 度远较普通档距严重，大跨越输电线路系统的振动基频低，临阶振型的频率十分接近，它总 是处于共振状态，加之大跨越在输电线路运行中的特殊重要地位，一旦发生振动疲劳断股， 将给电网安全运行带来严重危害，给国民经济造成重大损失，通常仅换线工程本身的损失 可高达数百万元。
[0004] 现有的输电线路微风振动在线监测系统主要采用电子式传感器、微电子电路为基 础的处理器和无线传感器等设备，当这些设备安装到输电线路附近时，设备处于高电压、大 电流的强电磁场环境中，非常容易受到电磁干扰的影响。但由于电磁干扰干扰强烈、传播路 径复杂，当输电线路附近发生强电磁辐射、雷电冲击、高频噪声和谐波干扰等情况时，系统 可靠性下降，轻则产生误动作，重则系统"死机"，无法准确地监测输电线路受微风振动的影 响情况。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对上述现有的输电线路微风振动在线监测系统容易受到电磁干 扰的技术问题，提供一种输电线路微风振动在线监测系统。
[0006] 一种输电线路微风振动在线监测系统，包括：微风振动监测装置、光纤链路、光信 号设备；
[0007] 所述微风振动监测装置装设于输电线路上，所述输电线路上设置有多个与微风振 动监测装置一一对应的监测对象，所述微风振动监测装置安装于相对应的所述监测对象 上；所述输电线路上的各个微风振动监测装置中的光纤光栅通过所述光纤链路串联连接在 一起，并连接所述光信号设备；
[0008] 所述光信号设备通过所述光纤链路向所述微风振动监测装置发射第一光信号，并 接收所述微风振动监测装置反射的第二光信号；所述微风振动监测装置根据所述第二光信 号和所述第一光信号，计算所述监测对象的振幅和频率，并根据所述监测对象的振幅和频 率，得到所述输电线路因微风振动导致的疲劳程度参数，根据所述疲劳程度参数确定输电 线路的微风振动状态。
[0009] 上述输电线路微风振动在线监测系统，通过采用装设在监测对象上的具有光纤光 栅的微风振动监测装置接收光信号设备发送的第一光信号，并反射第二光信号；根据所述 第一光信号和第二光信号，计算得到各个监测对象的振幅和频率，并最终得到所述输电线 路的疲劳程度参数，根据该疲劳程度参数，能够准确地确定该输电线路的微风振动情况，增 强了对输电线路微风振动在线监测的抗干扰能力，有效地提高了输电线路微风振动在线监 测系统可靠性，便于实时准确地监测输电线路受微风振动影响的疲劳情况。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的一个实施例的输电线路微风振动在线监测系统的结构示意图；
[0011] 图2为本发明的另一个实施例的输电线路微风振动在线监测系统的微风振动监 测装置的结构示意图；
[0012] 图3为应用本发明的另一个实施例的输电线路微风振动在线监测系统对某输电 线路大跨越工程进行微风振动在线监测的工程跨越塔的结构示意图；
[0013] 图4为应用本发明的另一个实施例的输电线路微风振动在线监测方法对对某输 电线路大跨越工程进行输电线路微风振动的在线监测的微风振动监测装置的布置情况。
【具体实施方式】
[0014] 为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳 实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
[0015] 如图1所示，图1为本发明的一个实施例的输电线路微风振动在线监测系统的结 构示意图。
[0016] 一种输电线路微风振动在线监测系统，包括：微风振动监测装置300、光纤链路 400、光信号设备500 ;
[0017] 所述微风振动监测装置300装设于输电线路100上，所述输电线路100上设置有 多个与微风振动监测装置300 -一对应的监测对象200,所述微风振动监测装置300安装于 相对应的所述监测对象200上；所述输电线路100上的各个微风振动监测装置300中的光 纤光栅通过所述光纤链路400串联连接在一起，并连接所述光信号设备500 ;
[0018] 所述光信号设备500通过所述光纤链路500向所述微风振动监测装置300发射第 一光信号，并接收所述微风振动监测装置300反射的第二光信号；所述微风振动监测装置 300根据所述第二光信号和所述第一光信号，计算所述监测对象200的振幅和频率，并根据 所述监测对象200的振幅和频率，得到所述输电线路100因微风振动导致的疲劳程度参数， 根据所述疲劳程度参数确定输电线路100的微风振动状态。
[0019] 上述输电线路微风振动在线监测系统，通过采用装设在监测对象上的具有光纤光 栅的微风振动监测装置接收光信号设备发送的第一光信号，并反射第二光信号；根据所述 第一光信号和第二光信号，计算得到各个监测对象的振幅和频率，并最终得到所述输电线 路的疲劳程度参数，根据该疲劳程度参数，能够准确地确定该输电线路的微风振动情况，增 强了对输电线路微风振动在线监测的抗干扰能力，有效地提高了输电线路微风振动在线监 测系统可靠性，便于实时准确地监测输电线路受微风振动影响的疲劳情况。
[0020] 在其中一个实施例中，本发明的输电线路在线监测系统中的光信号设备500发射 的第一光信号包括多个具有不同中心波长的第一光波；所述第一光信号中包括的第一光波 的数量与所述第一光信号所监测的输电线路1〇〇上的微风振动监测装置300的数量一致， 所述第一光信号中包括的各个第一光波与所述第一光信号所监测的输电线路1〇〇上的各 个微风振动监测装置300中的光纤光栅一一对应，所述第一光波的中心波长与所述第一光 波对应的光纤光栅的布拉格波长一致；所述第一光波用于监测其所对应的光纤光栅的形变 量。
[0021] 在其中一个实施例中，本发明的输电线路在线监测系统中的光信号设备500包括 信号发生器和信号接收器；
[0022] 所述信号发生器每间隔一预设时间段向一光纤链路400发射第一光信号，所述信 号接收器每间隔所述预设时间段接收所述光纤链路400传回的第二光信号；
[0023] 其中，所述光纤链路400包括串联的多个子光纤链路，所述多个子光纤链路与多 条输电线路一一对应，且每个子光纤链路将其对应的输电线路100上的各个微风振动监测 装置300中的光纤光栅串联连接在一起，所述第二光信号包括多个第二光波。
[0024]例如，有多个输电线路L。，L1,Iv"LM，每个输电线路上设有FBG1,FBG2，…FBG3^ 微风振动监测装置（每个输电线路上设置的微风振动监测装置的数量可以相同，也可以 不同），这些微风振动监测装置中光纤光栅的布拉格波长分别为X1, 光纤链路依 次串联这些输电线路L。，L1,LfLm上的微风振动监测装置，按照光纤链路对这些输电线路UL1,IvLm的串联顺序，依次发射第一光信号，每次发射的第一光信号用于监测不同输电 线路L。，L1,LyLm的微风振动情况。具体来说，当针对输电线路L:发射第一光信号时，该第 一光信号对该输电线路1^进行监测，该第一光信号中包括的各个光波的中心波长依次对 应于该输电线路L1上的各个微风振动监测装置中光纤光栅的布拉格波长分别为AAy
[0025] 在本发明的输电线路微风振动在线监测系统中采用的光纤光栅，其传感模式实际 上联合了时分复用模式与波分复用模式；其中，时分复用模式是通过每隔一时间段向光纤 链路中发射第一光信号，来区分对不同输电线路的监测，而对于同一条输电线路上的不同 微风振动监测装置，则应用第一光信号中包括的不同中心波长的多个第一光波来分别进行 监测。
[0026] 在其中一个实施例中，本发明的输电线路在线监测系统中的微风振动检测装置 300还可以用于：
[0027] 计算每个第一光信号到达其所监测的输电线路所需的时长；
[0028] 将在每个第一光信号发射之后经历两倍于所述时长的时刻所接收到的第二光信 号，确定为与该第一光信号具有 对应关系；
[0029]