输电线路微风振动在线监测方法
【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 监测方法。
【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就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 的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，导致 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方法主要是针对输电线路上单个点进行微风 振动在线监测，对整个输电线路的在线监测的可靠性较差，尤其是应用现有的输电线路微 风振动在线监测方法对输电线路的微风振动情况进行监测时，存在监测数量少、监测不全 面、数据采集密度差等技术问题。
【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方法的可靠性较差的 技术问题，提供一种输电线路微风振动在线监测方法。
[0006] -种输电线路微风振动在线监测方法，包括如下步骤：
[0007] 向设于输电线路上的多个微风振动监测装置发射第一光信号，所述微风振动监测 装置利用光纤光栅接收所述第一光信号并反射第二光信号；其中，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，且所述微风振动监测装置设于相对应的监 测对象上；
[0008] 根据所述第二光信号和第一光信号，计算得到所述监测对象的振幅和频率；
[0009] 根据所述监测对象的振幅和频率，计算得到所述监测对象的评估值；
[0010] 根据监测对象所属的构件类别，计算属于每种构件类别的各个监测对象的评估值 之和，得到每种构件类别的评估子值；
[0011] 对于每种构件类别，根据预设的构件类别权重，计算其评估子值与其权重的乘积， 得到每种构件类别的评估值；
[0012] 计算所述输电线路上各种构件类别的评估值之和，得到所述输电线路的评估总 值；
[0013] 根据所述输电线路的评估总值确定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。
[0014] 通过上述步骤，本发明的输电线路微风振动在线监测方法通过利用光纤光栅传感 模式具有较高的空间分辨率的特点，综合输电线路上多个监测对象的评估总值得到的输电 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， 提高了对输电线路微风振动在线监测的可靠性；另外，通过对多条输电线路微风振动情况 的在线监测，有效解决了现有的输电线路微风振动在线监测方法在应用于大跨越型输电线 路的微风振动监测时存在监测数量少、监测不全面、数据采集密度差等问题。
【附图说明】
[0015] 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方法流程图；
[0016] 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方法中根据所述第 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的方法流程图；
[0017] 图3为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中根据所述监 测对象的振幅和频率，计算得到所述监测对象的评估值的方法流程图；
[0018] 图4为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中根据所述监 测对象的振幅和频率，计算得到所述监测对象的振动幅值的方法流程图；
[0019] 图5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；
[0020] 图6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】
[0021] 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。
[0022] 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方法流程 图。
[0023] -种输电线路微风振动在线监测方法，可以包括如下步骤：
[0024] 步骤Sl :向设于输电线路上的多个微风振动监测装置发射第一光信号，所述微风 振动监测装置利用光纤光栅接收所述第一光信号并反射第二光信号；其中，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，且所述微风振动监测装置设于相 对应的监测对象上；
[0025] 步骤S2 :根据所述第二光信号和所述第一光信号，计算得到所述监测对象的振幅 和频率；
[0026] 步骤S3 :根据所述监测对象的振幅和频率，计算得到所述监测对象的评估值；
[0027] 步骤S4 :根据监测对象所属的构件类别，计算属于每种构件类别的各个监测对象 的评估值之和，得到每种构件类别的评估子值；
[0028] 步骤S5 :对于每种构件类别，根据预设的构件类别权重，计算其评估子值与其权 重的乘积，得到每种构件类别的评估值；
[0029] 步骤S6 :计算所述输电线路上各种构件类别的评估值之和，得到所述输电线路的 评估总值；
[0030] 步骤S7 :根据所述输电线路的评估总值确定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。
[0031] 通过上述步骤，本发明的输电线路微风振动在线监测方法通过利用光纤光栅传感 模式具有较高的空间分辨率的特点，综合输电线路上多个监测对象的评估总值得到的输电 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， 提高了对输电线路微风振动在线监测的可靠性；另外，通过对多条输电线路微风振动情况 的在线监测，有效解决了现有的输电线路微风振动在线监测方法在应用于大跨越型输电线 路的微风振动监测时存在监测数量少、监测不全面、数据采集密度差等问题。
[0032] 在其中一个实施例中，本发明的输电线路微风振动在线监测方法中的向设于输电 线路上的多个微风振动监测装置发射第一光信号，所述微风振动监测装置利用光纤光栅接 收所述第一光信号并反射第二光信号的步骤可以包括：
[0033] 步骤Sll :每间隔一预设时间段向一光纤链路发射第一光信号；其中，所述光纤 链路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上的各个微风振动监测装置中的光纤光栅串联连接在一 起；
[0034] 步骤S12 :每间隔所述预设时间段接收所述光纤链路反射的第二光信号；其中，所 述第二光信号包括多个第二光波；
[0035] 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, λ2··· λx，光纤链路依 次串联这些输电线路L。，L1, Iv·· Lm上的微风振动监测装置，按照光纤链路对这些输电线路 UL1, Iv-Lm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。，L 1, Iv·· Lm的微风振动情况。具体来说，当针对输电线路L i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L 1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λ λ 2···
[0036] 步骤S13 :确定所述第二光信号与所述第一光信号之间的一一对应关系，以及所 述第二光信号中各个第二光波与所述第一光信号中各个第一光波之间的 对应关系。
[0037] 在本发明的输电线路微风振动在线监测方法中采用的光纤光栅的传感模式实际 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