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輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明新型公開(kāi)的輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊，線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊分別與光纖應(yīng)力傳感器、ANSYS仿真軟件模塊連接；光纖應(yīng)力傳感器依次與A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器連接，微處理器通過(guò)3G單元與監(jiān)控中心連接，監(jiān)控中心與ANSYS仿真軟件模塊連接。本發(fā)明還公開(kāi)了上述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，將在線監(jiān)測(cè)與仿真軟件的輸電線路鐵塔應(yīng)力進(jìn)行綜合分析，得到輸電線路鐵塔構(gòu)件應(yīng)力變化規(guī)律，利用光纖應(yīng)力傳感器在線監(jiān)測(cè)的輸電鐵塔構(gòu)件應(yīng)力值，判斷出是何種工況引起的破壞。本發(fā)明的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了輸電線路鐵塔破壞機(jī)理模型的載荷工況-鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律-光纖應(yīng)力傳感器-載荷工況的閉環(huán)功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在輸電線路的長(zhǎng)期運(yùn)行中，輸電線路鐵塔承受輸電導(dǎo)線覆冰載荷、塔基松動(dòng)、輸電導(dǎo)線舞動(dòng)這些外界環(huán)境的作用，不但對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行有巨大的影響，而且輸電線路鐵塔因外界載荷的作用導(dǎo)致其承受不平衡張力，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)造成輸電線路鐵塔的破壞及導(dǎo)線、地線的斷裂，給社會(huì)和人們的生活帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]隨著輸電線路對(duì)電壓等級(jí)的要求越來(lái)越高，對(duì)輸電線路鐵塔的高度設(shè)計(jì)及大跨越檔距也有一定的嚴(yán)格要求，這樣造成了輸電線路鐵塔破壞事故發(fā)生也越來(lái)越頻繁，一旦大范圍的輸電線路受到了破壞，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)無(wú)法安全運(yùn)行，因此迫切需要一種能夠監(jiān)測(cè)輸電線路鐵塔破壞機(jī)理的監(jiān)測(cè)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)旊娋€路鐵塔破壞現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。
[0006]本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括有線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊，線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊分別與光纖應(yīng)力傳感器、ANSYS仿真軟件模塊連接；光纖應(yīng)力傳感器通過(guò)485通信線與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器通過(guò)串行口與微處理器連接，微處理器通過(guò)串口與3G單元連接，3G單元與監(jiān)控中心連接；監(jiān)控中心與ANSYS仿真軟件模塊連接。
[0007]本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于:
[0008]線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊內(nèi)集成有覆冰工況模型、塔基松動(dòng)工況模型、導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型。
[0009]ANSYS仿真軟件模塊內(nèi)集成有ANSYS仿真軟件軟件。
[0010]微處理器采用的是MSP430單片機(jī)。
[0011 ] 3G單元采用的是TD-SCDMA。
[0012]本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0013]步驟1、將光纖應(yīng)力傳感器安裝于輸電線路鐵塔上承受應(yīng)力最大的構(gòu)件部位，利用線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊內(nèi)的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型、塔基松動(dòng)工況模型及覆冰工況模型與光纖應(yīng)力傳感器配合進(jìn)行輸電線路鐵塔三種工況下的應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)，得到應(yīng)力模擬信號(hào)；
[0014]步驟2、光纖應(yīng)力傳感器通過(guò)485通信線將經(jīng)步驟I得到的應(yīng)力模擬信號(hào)輸送至A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將應(yīng)力模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為應(yīng)力數(shù)字信號(hào)后輸送至微處理器；[0015]步驟3、微處理器將經(jīng)步驟2得到的應(yīng)力數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制3G單元向監(jiān)控中心發(fā)送實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0016]步驟4、將線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊內(nèi)的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型、塔基松動(dòng)工況模型及覆冰工況模型分別編制生成ANSYS命令流語(yǔ)言，導(dǎo)入ANSYS仿真軟件模塊中，由ANSYS仿真軟件進(jìn)行三種工況下輸電線路鐵塔應(yīng)力變化曲線繪制，最后輸出導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型、塔基松動(dòng)工況模型及覆冰工況模型各自對(duì)應(yīng)的輸電線路鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律曲線；
[0017]步驟5、將經(jīng)步驟3得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與經(jīng)步驟4得到的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型、塔基松動(dòng)工況模型及覆冰工況模型下各自對(duì)應(yīng)的輸電線路鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律曲線進(jìn)行對(duì)比，一旦輸電線路鐵塔發(fā)生破壞，通過(guò)輸電線路鐵塔應(yīng)力變化曲線來(lái)判斷是何種工況引起的鐵塔破壞，具體按照以下方式判斷:
[0018]若光纖應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在38MPa?175MPa之間，且在24小時(shí)范圍內(nèi)輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線隨覆冰厚度變化速度緩慢或者不發(fā)生變化時(shí)，屬于不同覆冰載荷工況引起的破壞；
[0019]若光纖應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在80MPa?360MPa之間，且計(jì)算出的結(jié)果與輸電線路鐵塔采用的角鋼型號(hào)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度345MPa接近，屬于塔基松動(dòng)工況下引起的破壞；
[0020]若光纖應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在25MPa?175MPa之間，且在24小時(shí)范圍內(nèi)輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線變化速度非常明顯，屬于導(dǎo)線舞動(dòng)工況引起的破壞。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]1.本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中建立的覆冰工況模型、塔基松動(dòng)工況模型及導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型與實(shí)際工程結(jié)構(gòu)模型十分接近；
[0023]2.本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用光纖應(yīng)力傳感器在線監(jiān)測(cè)與ANSYS仿真軟件綜合分析得出鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律；然后，再通過(guò)光纖應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)得到的應(yīng)力來(lái)判斷是何種工況引起的鐵塔破壞，從而形成了一個(gè)閉環(huán)分析系統(tǒng)，得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于覆冰工況模型下鐵塔應(yīng)力曲線圖；
[0026]圖3是本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于塔基松動(dòng)下輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線圖；
[0027]圖4是本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于導(dǎo)線舞動(dòng)下輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線圖。
[0028]圖中，1.光纖應(yīng)力傳感器，2.線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊，3.A/D轉(zhuǎn)換器，4.微處理器，5.3G單元，6.監(jiān)控中心，7.ANSYS仿真軟件模塊，8.導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型，9.塔基松動(dòng)工況模型，10.覆冰工況模型?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，包括有線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2，線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2分別與光纖應(yīng)力傳感器1、ANSYS仿真軟件模塊7連接；光纖應(yīng)力傳感器I通過(guò)485通信線與A/D轉(zhuǎn)換器3連接，A/D轉(zhuǎn)換器3通過(guò)串行口與微處理器4連接，微處理器4通過(guò)串口與3G單元5連接，3G單元5與監(jiān)控中心6連接，監(jiān)控中心6與ANSYS仿真軟件模塊7連接。
[0031]線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2內(nèi)集成有覆冰工況模型10、塔基松動(dòng)工況模型9、導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8。
[0032]ANSYS仿真軟件模塊7內(nèi)集成有ANSYS仿真軟件軟件。
[0033]微處理器4采用的是MSP430單片機(jī)。
[0034]3G單元5采用的是TD-SCDMA。
[0035]本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0036]步驟1、將光纖應(yīng)力傳感器I安裝于輸電線路鐵塔上承受應(yīng)力最大的構(gòu)件部位(塔頭)，利用線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2內(nèi)的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8、塔基松動(dòng)工況模型9及覆冰工況模型10與光纖應(yīng)力傳感器I配合進(jìn)行輸電線路鐵塔三種工況下的應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)，得到應(yīng)力模擬信號(hào)；
[0037]步驟2、光纖應(yīng)力傳感器I通過(guò)485通信線將經(jīng)步驟I得到的應(yīng)力模擬信號(hào)輸送至A/D轉(zhuǎn)換器3，A/D轉(zhuǎn)換器3將應(yīng)力模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為應(yīng)力數(shù)字信號(hào)后輸送至微處理器4 ；
[0038]步驟3、微處理器4將經(jīng)步驟2得到的應(yīng)力數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制3G單元5向監(jiān)控中心6發(fā)送實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0039]步驟4、將線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2內(nèi)的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8、塔基松動(dòng)工況模型9及覆冰工況模型10分別編制生成ANSYS命令流語(yǔ)言，導(dǎo)入ANSYS仿真軟件模塊7中，由ANSYS仿真軟件進(jìn)行三種工況下輸電線路鐵塔應(yīng)力變化曲線繪制，最后輸出導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8、塔基松動(dòng)工況模型9及覆冰工況模型10各自對(duì)應(yīng)的輸電線路鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律曲線.[0040]步驟5、將經(jīng)步驟3得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與經(jīng)步驟4得到的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型
8、塔基松動(dòng)工況模型9及覆冰工況模型10下各自對(duì)應(yīng)的輸電線路鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律曲線進(jìn)行對(duì)比，一旦輸電線路鐵塔發(fā)生破壞，通過(guò)輸電線路鐵塔應(yīng)力變化曲線來(lái)判斷是何種工況引起的鐵塔破壞，具體按照以下方式判斷:
[0041]若光纖應(yīng)力傳感器I監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在38MPa?175MPa之間，且在24小時(shí)范圍內(nèi)輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線隨覆冰厚度變化速度緩慢或者不發(fā)生變化時(shí)，屬于不同覆冰載荷工況引起的破壞；
[0042]若光纖應(yīng)力傳感器I監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在80MPa?360MPa之間，且計(jì)算出的結(jié)果與輸電線路鐵塔采用的角鋼型號(hào)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度(其值大小為345MPa)非常接近，屬于塔基松動(dòng)工況下引起的破壞；
[0043]若光纖應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在25MPa?175MPa之間，且在24小時(shí)范圍內(nèi)輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線變化速度非常明顯，屬于導(dǎo)線舞動(dòng)工況引起的破壞。
[0044]本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各部件的作用:
[0045]線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2內(nèi)集成有覆冰工況模型10、塔基松動(dòng)工況模型9及導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8 ;覆冰工況模型10、塔基松動(dòng)工況模型9及導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8分別按照其各自的實(shí)際工程運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行載荷工況模型建立的，覆冰工況模型10、塔基松動(dòng)工況模型9及導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8分別從覆冰機(jī)理、模型自由度及導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理進(jìn)行驗(yàn)證，且與工程實(shí)際模型十分吻合。
[0046]利用光纖應(yīng)力傳感器I與線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊2進(jìn)行輸電線路鐵塔應(yīng)力的在線監(jiān)測(cè)，獲得輸電導(dǎo)線鐵塔在不同工況下的應(yīng)力數(shù)據(jù)大小，具體是將光纖應(yīng)力傳感器I安裝在輸電線路鐵塔上承受應(yīng)力最大的構(gòu)件部位(塔頭)；利用光纖應(yīng)力傳感器I測(cè)應(yīng)力原理在于:利用紫外曝光技術(shù)在光纖芯中引起折射率的周期性變化而形成的，光纖應(yīng)力傳感器I的安裝位置是依據(jù)輸電導(dǎo)線鐵塔構(gòu)件所能承受的最大應(yīng)力分布情況而定，即承受的外界載荷工況頻率較高的輸電導(dǎo)線鐵塔塔頭部位。
[0047]485通信線用于將光纖應(yīng)力傳感器I監(jiān)測(cè)得到的所有應(yīng)力模擬信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器3。
[0048]通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器3將應(yīng)力模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為應(yīng)力數(shù)字信號(hào)供微處理器4處理。
[0049]微處理器4處理后的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)3G單元5發(fā)送至監(jiān)控中心6。
[0050]ANSYS仿真軟件模塊7中集成有ANSYS仿真軟件，預(yù)先將覆冰工況模型10、塔基松動(dòng)工況模型9、導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型8編寫(xiě)成參數(shù)化語(yǔ)言導(dǎo)入到ANSYS仿真軟件中，ANSYS仿真軟件模塊7能仿真出輸電線路鐵塔中構(gòu)件應(yīng)力的分布情況，綜合監(jiān)控中心6與ANSYS仿真軟件模塊7得出輸電線路鐵塔中構(gòu)件應(yīng)力變化規(guī)律；另外通過(guò)光纖應(yīng)力傳感器I監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用于判斷是三種工況中的何種工況導(dǎo)致輸電線路鐵塔破壞，從而形成了載荷工況-輸電線路鐵塔中構(gòu)件應(yīng)力變化規(guī)律-光纖應(yīng)力傳感器-載荷工況的閉環(huán)工作系統(tǒng)。
[0051]光纖應(yīng)力傳感器I的工作原理如下:
[0052]當(dāng)輸電線路鐵塔承受覆冰載荷、塔基松動(dòng)、輸電導(dǎo)線舞動(dòng)這些外界載荷時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸電線路鐵塔的構(gòu)件產(chǎn)生彎矩，進(jìn)一步引起光纖應(yīng)力傳感器I上彈性體上、下表面的應(yīng)變偏移量大小相等且方向相反，采用對(duì)光纖應(yīng)力傳感器I的彈性基體上的2個(gè)應(yīng)變片測(cè)量結(jié)果采用求均值的方法可有效地減小偏載造成的測(cè)量誤差，而應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系具體按照以下算法實(shí)施所示:
[0053]ο = Ε( ε j+ ε 2)/2 (I)；
[0054]式(I)中，σ為彈性基體的應(yīng)力，單位為MPa ;Ε為彈性模量,單位為N/mm2 ； ε ε 2為彈性基體的應(yīng)變，單位為mm/m ；
[0055]此外，輸電線路鐵塔經(jīng)常承受覆冰載荷、風(fēng)載荷、塔基松動(dòng)及輸電導(dǎo)線舞動(dòng)這些外界環(huán)境的作用， 其中輸電導(dǎo)線單位長(zhǎng)度覆冰重量和輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)風(fēng)載荷分別按照以下算法實(shí)施:
[0056]Qb = 27.73b (b+d) X 10-3 (2)；
[0057]W = β ζ μ s μ zw0F (3)；
[0058]式(2)中，b-輸電導(dǎo)線覆冰厚度,單位:mm ;d_輸電導(dǎo)線外徑,單位:mm ;[0059]式(3)中，Wtl-基本風(fēng)壓，單位:kN/m2 ;βζ_風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)；μ3-輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)風(fēng)載體型系數(shù)；μ ζ-風(fēng)壓高度變化系數(shù)；F-輸定線路鐵塔結(jié)構(gòu)垂直于風(fēng)向的投影面積，單位:m2。
[0060]本發(fā)明輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用ANSYS仿真軟件模塊7內(nèi)的ANSYS仿真軟件分析了輸電線路鐵塔在一定環(huán)境溫度和風(fēng)速條件下，輸電線路鐵塔在不同覆冰厚度下覆冰載荷、塔基松動(dòng)、輸電導(dǎo)線舞動(dòng)這些外界載荷的作用下進(jìn)行力學(xué)特性分析，將光纖應(yīng)力傳感器I監(jiān)測(cè)的結(jié)果與ANSYS仿真軟件模塊7得出輸電鐵塔構(gòu)件應(yīng)力分布進(jìn)行綜合處理，得出三種載荷工況模型下輸電鐵塔構(gòu)件承受的應(yīng)力變化曲線。如圖2所示，隨著輸電導(dǎo)線上覆冰后的不斷增加，輸電線路鐵塔構(gòu)件承受的應(yīng)力也不斷的增大；如圖3所示，在輸電導(dǎo)線相同覆冰厚度的情況下，輸電線路鐵塔塔腿松動(dòng)的具體情況決定了鐵塔構(gòu)件承受的應(yīng)力大小；圖4說(shuō)明輸電線路鐵塔構(gòu)件承受的應(yīng)力隨時(shí)間變化非常顯著。
[0061]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了輸電鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的閉環(huán)功能，從而為輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了一種新的分析方法。
【權(quán)利要求】
1.輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括有線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊(2)，所述線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊(2)分別與光纖應(yīng)力傳感器(I)、ANSYS仿真軟件模塊(7)連接； 所述光纖應(yīng)力傳感器(I)通過(guò)485通信線與A/D轉(zhuǎn)換器(3)連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器(3)通過(guò)串行口與微處理器(4)連接，所述微處理器(4)通過(guò)串口與3G單元(5)連接，所述3G單元(5)與監(jiān)控中心(6)連接； 所述監(jiān)控中心(6)與所述ANSYS仿真軟件模塊(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊(2)內(nèi)集成有覆冰工況模型(10)、塔基松動(dòng)工況模型(9)、導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述ANSYS仿真軟件模塊(7)內(nèi)集成有ANSYS仿真軟件軟件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器(4)采用的是MSP430單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述3G單元(5)采用的是TD-SCDMA。
6.一種如權(quán)利要求 1所述的輸電線路鐵塔破壞機(jī)理在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施: 步驟1、將光纖應(yīng)力傳感器(I)安裝于輸電線路鐵塔上承受應(yīng)力最大的構(gòu)件部位，利用線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊(2)內(nèi)的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型(8)、塔基松動(dòng)工況模型(9)及覆冰工況模型(10)與光纖應(yīng)力傳感器(I)配合進(jìn)行輸電線路鐵塔三種工況下的應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)，得到應(yīng)力模擬信號(hào)； 步驟2、光纖應(yīng)力傳感器(I)通過(guò)485通信線將經(jīng)步驟I得到的應(yīng)力模擬信號(hào)輸送至A/D轉(zhuǎn)換器(3)，A/D轉(zhuǎn)換器(3)將應(yīng)力模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為應(yīng)力數(shù)字信號(hào)后輸送至微處理器(4)； 步驟3、微處理器(4)將經(jīng)步驟2得到的應(yīng)力數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制3G單元(5)向監(jiān)控中心(6)發(fā)送實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 步驟4、將線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行工況模塊(2)內(nèi)的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型(8)、塔基松動(dòng)工況模型(9)及覆冰工況模型(10)分別編制生成ANSYS命令流語(yǔ)言，導(dǎo)入ANSYS仿真軟件模塊(7)中，由ANSYS仿真軟件進(jìn)行三種工況下輸電線路鐵塔應(yīng)力變化曲線繪制，最后輸出導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型(8)、塔基松動(dòng)工況模型(9)及覆冰工況模型(10)各自對(duì)應(yīng)的輸電線路鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律曲線； 步驟5、將經(jīng)步驟3得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與經(jīng)步驟4得到的導(dǎo)線舞動(dòng)工況模型(8)、塔基松動(dòng)工況模型(9)及覆冰工況模型(10)下各自對(duì)應(yīng)的輸電線路鐵塔應(yīng)力變化規(guī)律曲線進(jìn)行對(duì)比，一旦輸電線路鐵塔發(fā)生破壞，通過(guò)輸電線路鐵塔應(yīng)力變化曲線來(lái)判斷是何種工況引起的鐵塔破壞，具體按照以下方式判斷: 若光纖應(yīng)力傳感器⑴監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在38MPa~175MPa之間，且在24小時(shí)范圍內(nèi)輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線隨覆冰厚度變化速度緩慢或者不發(fā)生變化時(shí)，屬于不同覆冰載荷工況引起的破壞； 若光纖應(yīng)力傳感器(I)監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在80MPa~360MPa之間，且計(jì)算出的結(jié)果與輸電線路鐵塔采用的角鋼型號(hào)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度345MPa接近，屬于塔基松動(dòng)工況下引起的破壞； 若光纖應(yīng)力傳感器⑴監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大小在25MPa~175MPa之間，且在24小時(shí)范圍內(nèi)輸電線路鐵塔應(yīng)力曲線變化速度非常明顯，屬于導(dǎo)線舞動(dòng)工況引起的破壞。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK104006981SQ201410225059
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】黃新波, 劉磊, 宋栓軍, 張斌, 趙隆 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)