專利名稱：一種具有自適用調頻功能的輸電線路防舞裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種具有自適用調頻功能的輸電線路防舞裝置。
背景技術：
隨著電力工業的飛速發展，由于近年來極端氣候的頻頻出現，風災冰災等惡劣天氣所造成的輸電線路災害近年來在世界范圍內都呈現了遞增的趨勢。
輸電線路的舞動是一種非線性風致振動，是指風對覆冰后形成的非圓截面導線產生的空氣動力所引起的一種低頻(約為0. IHf 3Hz)、大振幅(約為導線直徑的5倍飛00 倍)的導線自激振動。導線舞動嚴重時，可能引起相間閃絡、跳閘停電、線夾等金具損壞、導線斷股斷線甚至使桿塔倒塌，是輸電線路的重大災害之一。因此，有效的防舞裝置具有廣闊的工程應用前景。
自上世紀開始，國內外學者針對導線舞動機理、舞動治理與防舞措施進行了大量研究。目前，應用較廣泛的防舞裝置有失諧擺、壓重防舞裝置、擾流器(也稱氣流干擾線或防舞鞭)，相間間隔棒和各種阻尼防舞裝置，這些防舞措施在某些線路上取了很好的防舞效果，并在特定的自然條件下，獲得了一些行之有效的經驗。但是，線路結構參數及氣候條件千變萬化，使得局部的經驗無法直接應用到不同地區的實際線路上，難以直接進行防舞措施的推廣。中國發明專利“一種架空輸電線路主動防舞方法和防舞裝置”(專利號CN 101859993)提出了在輸電導線上安裝內置加速度傳感器和防舞機構，通過調節重錘重心的上升和下降來抵消導線舞能量。具體地，當向上加速度由正變為負的時刻，說明導線舞動到了最高點，此刻重錘的重心應降低到最低點，否則進行相反的動作。該專利的局限性是僅從靜力平衡的角度來控制舞動，沒有考慮舞動的動力學特性。發明內容
本發明所要解決的技術問題，就是提供一種具有自適應調頻功能的輸電線路防舞裝置，可抵消輸電線路的舞動能量，抑制輸電線路舞動的振幅。
解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為一種可調頻具有自適應功能的輸電線路防舞裝置，其特征是包括固定線夾、振動監測傳感器、控制器、防舞動執行機構和感應取電裝置，所述的固定線夾將控制器和防舞動執行機構固定在輸電線路上，所述的感應取電裝置安裝在導線上為振動監測傳感器、控制器和防舞動執行機構提供電源，所述的控制器與防舞動執行機構和掛在輸電線路上的振動監測傳感器通過信號線連接。
所述的防舞動執行機構包括一外殼，其內的與所述的控制器有信號線連接的電動機通過聯軸節驅動絲杠螺母機構的絲杠旋轉，帶動螺母作為活動質量塊沿兩豎向的導桿上上下移動。
所述的控制器包括依次連接的信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應頻率調節模塊和電動機的功率驅動模塊，所述信號頻譜分析模塊通過對振動監測傳感器的時頻信號進行快速傅立葉變換，得到輸電線路的舞動頻率；所述的防舞裝置自適應頻率調節模塊，根據輸電線路的舞動頻率，分析計算得到防舞裝置的理想擺長，將控制信號傳遞給電動機的功率驅動模塊，進而控制電動機的轉向與轉角。
信號頻譜分析模塊的工作原理為根據振動監測傳感器監測到的測點振動-時間歷程信號，采用固化在控制器中的快速傅立葉變換算法，得到輸電線路舞動的頻率及相應的振幅。
防舞裝置自適應頻率調節模塊的工作原理為根據上述信號頻譜分析模塊所得到的輸電線路舞動頻率、防舞器活動質量塊與絲杠、螺母的質量分配，計算防舞器的所需擺長，通過調節防舞裝置的擺長來改變其固有頻率，以跟隨輸電線路的實際舞動頻率，提高舞動抑制效果。這一點是本發明的技術思路，也是與其他發明的最大區別。
防舞裝置執行機構的動作原理為控制器控制電動機的正轉、反轉和停轉動作，電動機帶動絲杠轉動，進而使得帶螺紋活動質量塊沿著導桿上下移動，通過改變整個裝置的重心來完成防舞裝置的固有頻率調節。
控制器內部設有CPU與振動監測傳感器、電動機驅動器之間的通信接口，接口包括數據線、地址線和控制線。
有益效果本發明通過在輸電導線上安裝振動監測傳感器、控制器和防舞執行機構，振動監測傳感器對輸電線舞動過程振動信號進行實時監測，監測到的振動信號實時傳輸至控制器；控制器根據接收到的導線舞動-時間歷程信號，經頻譜分析得到舞動頻率，再通過所控制器中的頻率跟隨數學模型，輸出防舞器的擺長控制信號，調節防舞裝置的舞動跟隨頻率，實現防舞裝置的自適應調頻，進而更好地吸收輸電導線的舞動能量，實現更有效的抑制輸電導線舞動的目的。
感應取電裝置給整個防舞裝置供電，通過電磁感應原理從導線上提取能量，避免了太陽能電池板等其他供能裝置的安裝，既節約了成本，又優化了結構。


圖I為本發明實施例的系統組成示意圖；圖2為本發明實施實例的結構組成和安裝示意圖；圖3為本發明實施實例的執行機構剖視示意圖。
具體實施方式
如圖所示，本發明的可調頻具有自適應功能的輸電線路防舞裝置，包括固定線夾2、振動監測傳感器3、控制器4、防舞動執行機構5和感應取電裝置6，固定線夾2將控制器 4和防舞動執行機構5固定在輸電線路I上，感應取電裝置6設在輸電線路上感應電能為振動監測傳感器、控制器和防舞動執行機構供電，控制器4與防舞動執行機構5和安裝在線路上的振動監測傳感器3分別有信號線連接。
防舞動執行機構包括外殼12，其內的與控制器4有控制線連接的電動機7通過聯軸節8帶轉絲杠螺母機構的絲杠9，螺母10作為活動質量塊沿兩豎向導桿11上下移動。
控制器內有固化的算法軟件，包括信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應頻率調節模塊、電動機的功率驅動模塊。信號頻譜分析模塊的根據振動監測傳感器監測到的測點振動-時間歷程信號，采用固化在控制器中的快速傅立葉變換算法，得到輸電線路舞動的頻率及相應的振幅。防舞裝置自適應頻率調節模塊根據上述信號頻譜分析模塊所得到的輸電線路舞動頻率、防舞器活動質量塊與絲杠、螺母的質量分配，計算防舞器的所需擺長，通過改變擺長L來跟隨輸電線路的舞動頻率。
控制器控制電動機的正轉、反轉和停轉動作，電動機帶動絲杠轉動，進而使得帶螺紋活動質量塊沿著導桿上下移動，通過改變整個裝置的重心來完成防舞裝置的固有頻率的調節，以跟隨線路舞動的頻率，更有效地吸收輸電線路舞動能量。
防舞裝置執行機構通過控制電動機的正轉、反轉和停轉動作，電動機帶動絲杠轉動，進而使得帶螺紋活動質量塊沿著導桿上下移動，通過改變整個裝置的重心來完成防舞裝置的固有頻率調節。
控制器內部設有CPU與振動監測傳感器、電動機驅動器之間的通信接口，接口包括數據線、地址線和控制線。
自適應調頻功能的輸電線路防舞裝置的具體工作過程有以下三個步驟步驟I :通過振動監測傳感器監測輸電線路的舞動過程中的振動信號，將信號反饋給控制器。
對于大跨越輸電塔線，導線舞動時不同位置對應的導線舞動頻率可能不相同，因此在整檔輸電導線上可以間隔布置多個自適應調頻功能的輸電線路防舞裝置，可以更有效地監測舞動頻率和振型，達到舞抑制舞動的效果。
以一個監測點為例，考慮舞動的頻率一般為0. IHz 3Hz，取采用頻率為50Hz，每次采1024個時間序列點，即
權利要求
1.一種可調頻具有自適應功能的輸電線路防舞裝置，其特征是包括固定線夾、振動監測傳感器、控制器、防舞動執行機構和感應取電裝置，所述的固定線夾將控制器和防舞動執行機構固定在輸電線路上，所述的感應取電裝置安裝在導線上為振動監測傳感器、控制器和防舞動執行機構提供電源，所述的控制器與防舞動執行機構和掛在輸電線路上的振動監測傳感器通過信號線連接。
2.根據權利要求I所述的可調頻具有自適應功能的輸電線路防舞裝置，其特征是所述的防舞動執行機構包括一外殼，其內的與所述的控制器有信號線連接的電動機通過聯軸節驅動絲杠螺母機構的絲杠旋轉，帶動螺母作為活動質量塊沿兩豎向的導桿上上下移動。
3.根據權利要求2所述的可調頻具有自適應功能的輸電線路防舞裝置，其特征是所述的控制器包括依次連接的信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應頻率調節模塊和電動機的功率驅動模塊，所述信號頻譜分析模塊通過對振動監測傳感器的時頻信號進行快速傅立葉變換，得到輸電線路的舞動頻率；所述的防舞裝置自適應頻率調節模塊，根據輸電線路的舞動頻率，分析計算得到防舞裝置的理想擺長，將控制信號傳遞給電動機的功率驅動模塊，進而控制電動機的轉向與轉角。
全文摘要
本發明公開了一種可調頻具有自適應功能的輸電線路防舞裝置，該調頻自適應防舞裝置由固定線夾、振動監測傳感器、控制器、防舞動執行機構組成，控制器由信號頻譜分析模塊、防舞裝置自適應頻率調節模塊、電動機的功率驅動模塊組成，通過對線路舞動信號的頻率進行監測分析、由頻率跟隨控制模型輸出防舞器的理想擺長；防舞動執行機構由電機、導軌、絲杠、螺母、活動質量塊組成，通過絲杠螺母機構調節活動質量塊與固定線夾間的距離，即調節擺長來調整自身固有頻率，以達到更有效地吸收舞動能量的目的。該自適應型防舞裝置防舞性能好，具有參數可調、適用性強的特點，且經濟性能良好，可大規模推廣應用。
文檔編號H02G7/14GK102545124SQ201210003460
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者宋云超, 王偉, 肖曉暉, 鐘萬里 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 武漢大學