本發明涉及海上輸電，尤其是涉及一種漂浮式輸電桿塔及其控制方法。

背景技術：

1、隨著全球對可再生能源的重視，海上風電成為一種重要的清潔能源形式。正在得到越來越廣泛的關注和應用。在海上風電的輸電過程中，輸電桿塔起到了至關重要的作用。

2、在現有技術中，是直接將應用于陸地環境中的固定式輸電桿塔應用于水域環境中，但是在水域環境中，特別是深海或遠海區域，由于風浪、水流等因素的影響，固定式輸電桿塔會受到嚴重的沖擊和破壞，從而影響電力傳輸，導致電力系統的穩定運行受到影響。

3、由此可見，如何設計一種應用于水域環境的輸電桿塔，降低海上風浪的沖擊和破壞，已經成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現思路

1、本發明提供一種漂浮式輸電桿塔及其控制方法，以解決如何降低海上風浪對輸電桿塔的沖擊和破壞的技術問題。

2、為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種漂浮式輸電桿塔，包括：浮臺、塔身和若干數量的電磁液壓阻尼器；

3、所述塔身的塔腳平臺與所述電磁液壓阻尼器的驅動端連接，各個所述電磁液壓阻尼器均設于所述浮臺頂部；

4、所述電磁液壓阻尼器包括液壓缸、電磁流體、活塞、活塞杠和若干數量的電磁線圈；

5、所述液壓缸內部填充有隨外界電流信號變化而改變自身阻尼力的所述電磁流體；設于所述液壓缸內的所述活塞將所述液壓缸分隔為兩個腔室，所述活塞開設有貫穿兩個所述腔室的流體通道，所述活塞的一端與所述活塞杠的一端固定連接；所述活塞杠的另一端為所述驅動端；每一所述電磁線圈均內嵌于所述活塞內環繞所述流體通道的位置，且所述電磁線圈用于產生電流信號。

6、作為其中一種優選方案，所述電磁液壓阻尼器還包括數量與所述電磁線圈相同的反電磁線圈；

7、每一所述反電磁線圈均內嵌于所述活塞內，且所述反電磁線圈用于消除由所述電磁線圈產生的臨時電流對磁場強度的影響。

8、作為其中一種優選方案，所述浮臺上設有若干數量的鉚接件，所述鉚接件包括球體和底座，所述底座與所述浮臺固定連接，所述球體與所述電磁液壓阻尼器連接。

9、本發明另一實施例提供了一種漂浮式輸電桿塔的控制方法，應用于如上所述的漂浮式輸電桿塔中，包括：

10、獲取目標海域的海洋環境數據；

11、對所述海洋環境數據進行分析，確定目標漂浮式輸電桿塔的桿塔姿態數據；

12、根據所述桿塔姿態數據，生成相匹配的電流信號；

13、將所述電流信號發送至所述電磁線圈，以使所述電磁流體根據接收到的所述電流信號調整自身的阻尼力。

14、作為其中一種優選方案，所述對所述海洋環境數據進行分析，確定目標漂浮式輸電桿塔的桿塔姿態數據，包括：

15、獲取目標海域的歷史海洋環境數據和所述目標漂浮式輸電桿塔的歷史桿塔姿態數據；

16、基于所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據對構建的初始桿塔傾斜模型進行訓練，得到訓練完成的桿塔傾斜模型；

17、在對所述目標漂浮式輸電桿塔的桿塔姿態數據進行分析時，將獲取到的實時海洋環境數據輸入所述桿塔傾斜模型中，得到所述目標漂浮式輸電桿塔的桿塔姿態數據。

18、作為其中一種優選方案，所述基于所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據對構建的初始桿塔傾斜模型進行訓練，包括：

19、構建基于深度神經網絡的初始桿塔傾斜模型；

20、對所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據進行預處理，得到訓練數據集；

21、根據所述訓練數據集對所述初始桿塔傾斜模型進行迭代訓練，并在訓練過程中，通過反向傳播算法優化所述初始桿塔傾斜模型的模型參數，得到訓練后的桿塔傾斜模型。

22、作為其中一種優選方案，所述對所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據進行預處理，得到訓練數據集，包括：

23、將所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據進行時間對齊處理，得到初始數據集；

24、對所述初始數據集進行特征提取，得到目標特征數據，所述目標特征包括風速、風向、波浪高度、傾斜角度和位移值；

25、對所述目標特征數據進行標準化處理，得到所述訓練數據集。

26、作為其中一種優選方案，所述桿塔姿態數據包括傾斜角度和位移值；

27、所述根據所述桿塔姿態數據，生成相匹配的電流信號，包括：

28、基于所述位移值和所述傾斜角度計算所述目標漂浮式輸電桿塔的待調節阻尼力；

29、根據所述待調節阻尼力計算待調節磁場強度，基于所述待調節磁場強度計算所述電磁線圈的輸入電流；

30、基于所述輸入電流調節所述電磁流體的阻尼力。

31、作為其中一種優選方案，所述基于所述位移值和所述傾斜角度計算所述目標漂浮式輸電桿塔的待調節阻尼力，表示為：

32、

33、其中，為漂浮式輸電桿塔的橫搖角，為漂浮式輸電桿塔的縱搖角，為漂浮式輸電桿塔的垂蕩位移，m為慣量值，c為阻尼系數，k為剛度系數，fw為外部擾動力，fd為阻尼力。

34、作為其中一種優選方案，所述根據所述待調節阻尼力計算待調節磁場強度，基于所述待調節磁場強度計算所述電磁線圈的輸入電流，表示為：

35、

36、

37、其中，c為阻尼器的幾何系數，η0為流體的初始黏度，v為阻尼器運動的相對速度，α為常數，取決于電磁流體的特性，n為指數參數，由流體材料決定，為磁場的初始強度，h為磁場強度，n為線圈的匝數，i為電流大小，l為線圈長度。

38、相比于現有技術，本發明實施例的有益效果在于以下所述中的至少一點：

39、1）本發明通過引入電磁液壓阻尼器，使漂浮式輸電桿塔能夠更有效地應對水域環境中的波動和漂浮問題。電磁液壓阻尼器能夠根據外部波動或漂浮力的大小和方向，自動調節阻尼力的大小和方向，從而確保輸電桿塔的穩定性和安全性。

40、2）本發明提出的漂浮式輸電桿塔的設計具有高度的適應性，可以根據不同的水域環境和輸電需求進行定制和調整，以確保最佳的輸電效果和穩定性。

技術特征：

1.一種漂浮式輸電桿塔，其特征在于，包括：浮臺、塔身和若干數量的電磁液壓阻尼器；

2.如權利要求1所述的漂浮式輸電桿塔，其特征在于，所述電磁液壓阻尼器還包括數量與所述電磁線圈相同的反電磁線圈；

3.如權利要求1所述的漂浮式輸電桿塔，其特征在于，所述浮臺上設有若干數量的鉚接件，所述鉚接件包括球體和底座，所述底座與所述浮臺固定連接，所述球體與所述電磁液壓阻尼器連接。

4.一種漂浮式輸電桿塔的控制方法，應用于如權利要求1-3任一項所述的漂浮式輸電桿塔中，包括：

5.如權利要求4所述的漂浮式輸電桿塔的控制方法，其特征在于，所述對所述海洋環境數據進行分析，確定目標漂浮式輸電桿塔的桿塔姿態數據，包括：

6.如權利要求5所述的漂浮式輸電桿塔的控制方法，其特征在于，所述基于所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據對構建的初始桿塔傾斜模型進行訓練，包括：

7.如權利要求6所述的漂浮式輸電桿塔的控制方法，其特征在于，所述對所述歷史海洋環境數據和所述歷史桿塔姿態數據進行預處理，得到訓練數據集，包括：

8.如權利要求4所述的漂浮式輸電桿塔的控制方法，其特征在于，所述桿塔姿態數據包括傾斜角度和位移值；

9.如權利要求8所述的漂浮式輸電桿塔的控制方法，其特征在于，所述基于所述位移值和所述傾斜角度計算所述目標漂浮式輸電桿塔的待調節阻尼力，表示為：

10.如權利要求8所述的漂浮式輸電桿塔的控制方法，其特征在于，所述根據所述待調節阻尼力計算待調節磁場強度，基于所述待調節磁場強度計算所述電磁線圈的輸入電流，表示為：

技術總結
本發明公開了一種漂浮式輸電桿塔及其控制方法，其中輸電桿塔包括：浮臺、塔身和若干數量的電磁液壓阻尼器；所述塔身的塔腳平臺與所述電磁液壓阻尼器的驅動端連接，各個電磁液壓阻尼器均設于浮臺頂部；電磁液壓阻尼器包括液壓缸、電磁流體、活塞、活塞杠和若干數量的電磁線圈；液壓缸內部填充有隨外界電流信號變化而改變自身阻尼力的電磁流體；設于液壓缸內的活塞將液壓缸分隔為兩個腔室，活塞開設有貫穿兩個腔室的流體通道，活塞的一端與活塞杠的一端固定連接；活塞杠的另一端為驅動端；每一電磁線圈均內嵌于活塞內環繞流體通道的位置，且電磁線圈用于產生電流信號。本發明提供的漂浮式輸電桿塔，降低了海上風浪帶來的沖擊和破壞。

技術研發人員：顧妙松,卞榮,劉偉軍,張利軍,孫黎瀅,高美金
受保護的技術使用者：國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28