专利名称：一种架空输电线路的主动防舞器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种架空输电线路的主动防舞器。
背景技术：
舞动是指导线产生低频率(0. IHz 3Hz)、大振幅(可达IOm以上)的自激振动，它的形成主要取决于三方面因素，即覆冰、风的激励、线路的结构及参数。舞动产生的危害是多方面的，轻者发生闪烙、跳闸，重者发生金具及绝缘子损坏，导线断股、断线，杆塔螺栓松动，甚至倒塔,导致重大电网事故。当输电线路处于易发生舞动的气象条件时，极易在导线表面形成单侧覆冰而使导线的横截面形状成为近似椭圆的翼状。当遇有风向与线路水平夹角45°以上的大风时，整档导线在强大风力和导线本身机械应力的作用下将产生整体扭转与摆动。导线整体的这种扭转和摆动随着持续风力的作用而逐渐加大，慢慢形成椭圆形的运动轨迹，当扭转加剧并导致导线以较低频率进行大幅度上下跳动，即导线舞动时，导线的扭摆现象已不十分明显，整档导线的状态表现为定向的波浪式运动，平均每分钟为20次左右。整档线路弧垂处的导线舞动幅值最大可达±0. I至±1. 0倍的弧垂高度。当导线舞动开始减弱时，导线将从上下跳动逐步恢复为扭转和摆动，并逐渐减弱直至停止。由于舞动的幅度大，有摆动，一次持续很长时间，因此容易引起相间闪络、金具损坏，造成线路跳闸停电或引起烧伤导线、拉倒杆塔、导线折断等严重事故，从而造成重大经济损失。在很多情况下，由于导线舞动的持续时间比较长，即使重合闸成功，也容易再次跳闸，发生短路，作为输电事故来讲，它是恶性事故。公开号为CN201134152的实用新型专利“一种架空输电线路舞动监测装置及系统”中实现了导线舞动幅度、频率、半波数的监测。但是该方案只能监测到舞动的频率、幅度、半波数等参数，具体的防舞方案没有和监测到舞动的频率、幅度、半波数等参数结合。因此，目前还没有针对防舞动的切实有效解决方案。近年来安装有防舞器的线路，仍遭受输电线路舞动的损害，国内的事例也很普遍。
实用新型内容针对现有技术的缺陷，本实用新型实施例提供一种架空输电线路的主动防舞器，通过监测导线舞动的加速度来控制重锤的上下运动，使重锤反向运动的力与导线舞动的力相抵消，从而有效抑制导线舞动。为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种架空输电线路的主动防舞器，所述主动防舞器包括固定支架、监测控制机构以及执行机构；所述固定支架，安装于所述架空输电线路的导线上，在所述固定支架上设置所述监测控制机构以及所述执行机构；所述监测控制机构，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动；所述执行机构，包括可沿所述固定支架上下运动的重锤，所述执行机构接收所述监测控制机构的指令，控制所述重锤沿所述固定支架上下运动，使所述重锤反向运动的力与所述导线舞动的力相抵消。所述监测控制机构包括加速度传感器，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；控制器，连接所述加速度传感器，根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动。所述执行机构还包括伺服电机和传动链条，所述伺服电机通过所述传动链条连接所述重锤；所述监测控制机构，具体控制所述伺服电机的旋转方向与旋转速度；伺服电机，接收所述监测控制机构的指令进行旋转，通过所述传动链条带动所述重锤沿所述固定支架上下运动。所述执行机构还包括伺服驱动器和编码器；所述伺服驱动器，连接所述控制器和所述伺服电机，接收所述控制器的速度控制量，对所述伺服电机进行驱动；所述编码器，连接所述伺服驱动器和所述伺服电机，将所述伺服电机的旋转速度反馈给所述伺服驱动器，实现所述伺服电机旋转速度的闭环控制。所述伺服电机，在上电以后，将所述重锤的位置调整至所述固定支架的中部位置；所述编码器，还连接所述伺服电机和所述控制器，将所述重锤的位置信息反馈给所述控制器，实现所述控制器对所述重锤位置的闭环控制。导线舞动是威胁输电线路安全运行的重要因素，舞动产生的危害是多方面的，诸如跳闸、导线电弧烧伤、金具损坏、导线断股、断线、倒塔等。本实用新型实施例的方案通过监测导线舞动加速度，并通过重锤的运动来抑制架空输电线路舞动，能避免舞动造成的重大的经济损失和社会影响，保障电网安全稳定的运行。
图I为本实用新型实施例架空输电线路的主动防舞器的机械结构左视图；图2为本实用新型实施例架空输电线路的主动防舞器的机械结构前视图；图3为本实用新型实施例架空输电线路的主动防舞器的机械结构上视图；图4为本实用新型实施例架空输电线路的主动防舞器的控制原理图；图5为本实用新型实施例架空输电线路的主动防舞方法流程图。附图标记说明导线I ;伺服电机2;固定支架3;传动链条4 ；重锤5。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型权利要求保护的范围。本实用新型实施例首先提供一种架空输电线路的主动防舞器，通过在导线上安装内置加速度传感器和执行机构的主动防舞器，监测导线的舞动加速度，调节重锤的重心上升或下降，抵消导线舞动能量，实现导线防舞目的。本实用新型实施例架空输电线路的主动防舞器包括固定支架、监测控制电路和执行机构，所述固定支架，安装于所述架空输电线路的导线上，在所述固定支架上设置所述监测控制机构以及所述执行机构；所述监测控制机构，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动；所述执行机构，包括可沿所述固定支架上下运动的重锤，所述执行机构接收所述监测控制机构的指令，控制所述重锤沿所述固定支架上下运动，使所述重锤反向运动的力与所述导线舞动的力相抵消。具体地，固定支架将整个防舞器固定在导线上；监测控制电路能够监测导线舞动的运动加速度，并根据监测的加速度值输出控制信号控制执行机构的伺服电机的正转、反转、停转等动作；执行机构包括伺服电机、主动齿轮、从动齿轮、传动链条和重锤，伺服电机带动主动轮和从动轮的转动，进而带动重锤重心位置的抬高和降低，实现抑制导线舞动的目的。图1-3为架空输电线路主动防舞器的机械结构图，其中，图I为架空输电线路主动防舞器的机械结构左视图，图2为架空输电线路主动防舞器的机械结构前视图，图3为架空输电线路主动防舞器的机械结构上视图。如图1-3所示，固定支架3固定于导线I上，固定支架3上安装有执行机构，包括伺服电机2、传动链条4和重锤5 ;其中伺服电机2通过传动链条4带动重锤5沿着固定支架3上下运动；本实用新型实施例的主动防舞器的监测控制电路可以包含在固定支架内部，由于图I-图3为主动防舞器的机械结构图，因此未显示电路部分。图4为架空输电线路主动防舞器的控制原理图。如图4所示，本实用新型实施例主动防舞器的监测控制机构包括加速度传感器，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；控制器，连接所述加速度传感器，根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动。 如图4所示，本实用新型实施例的主动防舞器的执行机构包括伺服电机、传动链条和重锤；所述伺服电机通过所述传动链条连接所述重锤；所述控制器，具体控制所述伺服电机的旋转方向与旋转速度；所述伺服电机，接收所述控制器的指令进行旋转，通过所述传动链条带动所述重锤沿所述固定支架上下运动。如图4所示，本实用新型实施例主动防舞器的执行机构还包括伺服驱动器和编码器；所述伺服驱动器，连接所述控制器和所述伺服电机，接收所述控制器的速度控制量，对所述伺服电机进行驱动；所述编码器，连接所述伺服驱动器和所述伺服电机，将所述伺服电机的旋转速度反馈给所述伺服驱动器，实现所述伺服电机旋转速度的闭环控制。具体地，所述伺服电机，在上电以后，将所述重锤的位置调整至所述固定支架的中部位置；所述编码器，还连接所述伺服电机和所述控制器，将所述重锤的位置信息反馈给所述控制器，实现所述控制器对所述重锤位置的闭环控制。具体地，本实施例的伺服电机驱动部件采用一块伺服电机驱动器作为驱动，利用电机后端的编码器实现速度闭环控制及位置检测，通过单片机、DSP或可编程控制器(PLC)的普通I/O控制端口来控制电机速度。上电开机时，重锤处于框架底端(最下端)，控制器首先控制重锤至框架中间部位，然后根据加速度传感器获得的导线舞动数据进行实时控制，抵消舞动能量。理想的状态是，重锤提供反方向的力f = -F,其中，F = MA, f = ma, M为导线质量，m为重锤质量，A为导线加速度，a为重锤加速度，通过重锤提供的反方向的力来抵消导线舞动的力，实现主动防舞的目的。[0035]本实施例采用高精密度直流无刷伺服电机系统，配套行星齿轮减速机，加装高分辨率磁编码器，配合可组网的Can系列伺服驱动器，构成高精密直流伺服运动控制系统。该伺服系统具有较好的控制性能，精度高，实时性强，功率密度高，扭矩运行特性优异，五级调速范围宽，使用寿命长，控制简单。本实施例的主动防舞器通过加速度传感器实时监测导线舞动的运动加速度，控制器对加速度信号进行处理，根据处理结果控制伺服电机的正转或反转，通过链条传动进而实现重锤重心的抬高或降低，抵消舞动的能量，实现实时主动防舞的目的。对应于前述实施例的主动防舞器，本实用新型实施例还提供一种架空输电线路的主动防舞方法，该方法根据实时测量导线舞动的运动加速度，控制执行机构的重心高度，抵消导线的舞动能量，达到抑制导线舞动的目的。图5为本实用新型实施例一种架空输电线路的主动防舞方法流程图，如图5所示，该方法包括S501、在架空输电线路的导线上安装固定支架，在所述固定支架上设置可沿所述固定支架上下运动的重锤；S502、监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；S503、根据所述导线舞动加速度，控制所述重锤沿所述固定支架上下运动，使所述重锤反向运动的力与所述导线舞动的力相抵消。其中，控制所述重锤沿所述固定支架上下运动包括控制所述重锤沿所述固定支架运动的加速度大小和方向。具体地，将所述重锤安装于传动链条上，所述传动链条与伺服电机连接；控制所述伺服电机的实时旋转方向与实时旋转速度，进而实现对所述重锤的加速度大小和方向的控制。具体地，所述方法还包括上电以后，通过所述伺服电机将所述重锤的位置调整至所述固定支架的中部位置。具体地，所述方法还包括由伺服电机驱动器对所述伺服电机进行驱动，利用所述伺服电机后端的编码器实现伺服电机旋转速度的闭环控制以及对所述重锤的位置检测。由于该主动防舞器的工作原理已经在前述装置实施例部分进行了详细说明，具体可详见图4及其对应的说明文字，此处不再赘述。导线舞动是威胁输电线路安全运行的重要因素。舞动产生的危害是多方面的，诸如跳闸、导线电弧烧伤、金具损坏、导线断股、断线、倒塔等。本实用新型实施例的方案通过监测导线舞动加速度，并通过重锤的运动来抑制架空输电线路舞动，能避免舞动造成的重大的经济损失和社会影响，保障电网安全稳定的运行。以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种架空输电线路的主动防舞器，其特征在于，所述主动防舞器包括固定支架、监测控制机构以及执行机构； 所述固定支架，安装于所述架空输电线路的导线上，在所述固定支架上设置所述监测控制机构以及所述执行机构； 所述监测控制机构，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动； 所述执行机构，包括可沿所述固定支架上下运动的重锤，所述执行机构接收所述监测控制机构的指令，控制所述重锤沿所述固定支架上下运动，使所述重锤反向运动的力与所述导线舞动的力相抵消。
2.根据权利要求I所述的架空输电线路的主动防舞器，其特征在于，所述监测控制机构包括 加速度传感器，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度； 控制器，连接所述加速度传感器，根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动。
3.根据权利要求I所述的架空输电线路的主动防舞器，其特征在于，所述执行机构还包括伺服电机和传动链条，所述伺服电机通过所述传动链条连接所述重锤； 所述监测控制机构，具体控制所述伺服电机的旋转方向与旋转速度； 伺服电机，接收所述监测控制机构的指令进行旋转，通过所述传动链条带动所述重锤沿所述固定支架上下运动。
4.根据权利要求2所述的架空输电线路的主动防舞器，其特征在于，所述执行机构还包括伺服驱动器和编码器； 所述伺服驱动器，连接所述控制器和所述伺服电机，接收所述控制器的速度控制量，对所述伺服电机进行驱动； 所述编码器，连接所述伺服驱动器和所述伺服电机，将所述伺服电机的旋转速度反馈给所述伺服驱动器，实现所述伺服电机旋转速度的闭环控制。
5.根据权利要求4所述的架空输电线路的主动防舞器，其特征在于， 所述伺服电机，在上电以后，将所述重锤的位置调整至所述固定支架的中部位置； 所述编码器，还连接所述伺服电机和所述控制器，将所述重锤的位置信息反馈给所述控制器，实现所述控制器对所述重锤位置的闭环控制。
专利摘要一种架空输电线路的主动防舞器，所述主动防舞器包括固定支架、监测控制机构以及执行机构；所述固定支架，安装于所述架空输电线路的导线上，在所述固定支架上设置所述监测控制机构以及所述执行机构；所述监测控制机构，监测所述架空输电线路的导线舞动加速度；根据所述导线舞动加速度，控制所述执行机构的运动；所述执行机构，包括可沿所述固定支架上下运动的重锤，所述执行机构接收所述监测控制机构的指令，控制所述重锤沿所述固定支架上下运动，使所述重锤反向运动的力与所述导线舞动的力相抵消。
文档编号H02G7/14GK202363850SQ201120512839
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者周培忠, 姜辉, 孙艳玢, 寇祖辽, 曹向勇, 李红旗, 杨春华, 王启源, 解玉文, 陈学中, 陈瑞国 申请人:北京国网富达科技发展有限责任公司, 辽宁省电力有限公司沈阳超高压分公司