基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統及測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及輸電線路檢測領域，尤其涉及一種基于直接位移量的輸電線路舞動軌 跡測量系統及測量方法。
【背景技術】
[0002] 輸電線路舞動是指在外界非平衡應力的作用下，輸電線路產生低頻率、大幅度的 振動現象。當室外的輸電線路發生舞動時，經常會造成輸電桿塔上的金具損毀、輸電線路相 間閃絡等事故，嚴重時輸電線路的舞動會造成輸電桿塔倒塌等大型事故。因此，對輸電線路 舞動進行監測具有重要的實用價值與經濟意義。
[0003] 目前，輸電線路舞動的監測主要利用加速度傳感器系統以及攝像頭配合數字圖像 處理系統。加速度傳感器系統是將加速度傳感器附在輸電線路表面，當輸電線路發生舞動 時，加速度傳感器將加速度信息通過以太網發送給計算機系統，計算機對加速度信息進行 積分獲得輸電線路的舞動信息，這種方法在積分的過程中受初值的干擾較大，且加速度傳 感器易受輸電線路的干擾，準確性較差。攝像頭與數字圖像處理系統的配合是將攝像頭安 裝在輸電線路桿塔上，將拍得的輸電線路舞動照片通過無線傳輸系統發送到計算機并利用 數字圖像處理系統進行處理，從而得到輸電線路的舞動軌跡。這種方法只能實現定性監測 且準確度較低。
[0004] 為了能夠準確掌握線路舞動軌跡信息，亟需一種采用直接位移量手段的線路舞動 軌跡測量系統。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統及測量 方法，能夠通過直接位移量測定實現高靈敏度的室外輸電線路舞動軌跡測量，具有測量精 度高的優點，同時還能保證輸電線路舞動軌跡測量的連續性與完整性。
[0006] 本發明采用下述技術方案：
[0007] 一種基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統，其特征在于：包括位移傳感 系統、信號調理轉換系統、數據采集轉換系統、數據傳輸系統和監控分析系統；
[0008] 所述的位移傳感系統包括分別設置在輸電線路兩側的兩組拉繩傳感器，分別為第 一拉繩傳感器和第二拉繩傳感器，兩組拉繩傳感器的拉繩固定在輸電線路的同一位置；兩 組拉繩傳感器的信號輸出端分別連接信號調理轉換系統；
[0009] 所述的信號調理轉換系統用于將兩組拉繩傳感器輸出的電流信號經調理和轉換 變為電壓信號，信號調理轉換系統的信號輸出端連接數據采集轉換系統的信號輸入端；
[0010] 所述的數據采集轉換系統用于對接收到的電壓信號進行放大，并將輸入的模擬信 號轉換為數字信號進行輸出，數據采集轉換系統的信號輸出端連接數據傳輸系統的信號輸 入端；
[0011] 所述的數據傳輸系統用于將數據采集轉換系統輸出的信號發送至監控分析系 統；
[0012] 所述的監控分析系統用于對接收到的信號進行處理，轉換為發生輸電線路舞動時 拉繩傳感器的拉繩長度，并依據得到的拉繩傳感器的拉繩長度以及第一拉繩傳感器和第二 拉繩傳感器之間的水平距離計算輸電線路的舞動坐標，最終通過計算得到的多組輸電線路 的舞動坐標繪制顯示輸電線路的舞動軌跡。
[0013] 所述的兩組拉繩傳感器安裝在垂直于輸電線路的同一個平面內。
[0014] 所述的兩組拉繩傳感器的拉繩與兩組拉繩傳感器位于垂直于輸電線路的同一個 平面內。
[0015] 還包括隔離保護系統，隔離保護系統用于實現電氣隔離，隔離保護系統的信號輸 入端連接信號調理轉換系統的信號輸出端，隔離保護系統的信號輸出端連接數據采集轉換 系統的信號輸入端。
[0016] 所述的監控分析系統根據發生輸電線路舞動時第一拉繩傳感器的拉繩長度、第二 拉繩傳感器的拉繩長度和第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器之間的距離，利用海倫定理求 得由第一拉繩傳感器的拉繩、第二拉繩傳感器的拉繩和第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器 之間連線所組成的三角形的面積，然后求得此時刻的輸電線路的舞動坐標，其中直角坐標 系的原點位于第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器水平位置的中點；監控分析系統通過計算 得出不同時間點的輸電線路的舞動坐標，最終根據得到的多組不同時間點的輸電線路的舞 動坐標繪制顯示輸電線路的舞動軌跡。
[0017] 所述的拉繩傳感器安裝在固定支柱上，拉繩傳感器的拉繩采用絕緣拉繩。
[0018] -種利用權利要求1所述的基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統的測 量方法，依次包括以下步驟：
[0019] A :利用分別設置在輸電線路兩側的兩組拉繩傳感器實時采集輸電線路舞動信 號；
[0020] B :當監控分析系統接收到開始測量信號后，計時器開始計時，同時數據采集轉換 系統采集兩組拉繩傳感器發送的輸電線路舞動信號，并將采集到的信號發送至監控分析系 統；
[0021] C:監控分析系統將接收到的輸電線路舞動信號轉化為該時刻第一拉繩傳感器的 拉繩長度和第二拉繩傳感器的拉繩長度，并根據第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器之間的 距離，利用海倫定理求得由第一拉繩傳感器的拉繩、第二拉繩傳感器的拉繩和第一拉繩傳 感器與第二拉繩傳感器之間連線所組成的三角形的面積，然后求得此時刻的輸電線路的舞 動坐標，其中直角坐標系的原點位于第一拉繩傳感器與第二拉繩傳感器水平位置的中點；
[0022] D:監控分析系統利用計時器的計時功能判斷是否到達設定時間，若未到達設定時 間則返回步驟C繼續計算下一時刻的輸電線路的舞動坐標；若到達設定時間則進入步驟 E ；
[0023] E:監控分析系統對所計算出的設定時間內各個時刻的輸電線路的舞動坐標進行 擬合，繪制出設定時間內的輸電線路的舞動軌跡圖像，并進行儲存；
[0024] F:監控分析系統將計時器和數據采集轉換系統內的緩沖數據進行清零初始化，等 待下一次命令。
[0025] 所述的兩組拉繩傳感器安裝在垂直于輸電線路的同一個平面內。
[0026] 所述的兩組拉繩傳感器的拉繩與兩組拉繩傳感器位于垂直于輸電線路的同一個 平面內。
[0027] 本發明相對于現有的加速度傳感器檢測方法和加攝像頭配合數字圖像處理系統 檢測方法，具有如下優點：
[0028] 1.傳統的加速度傳感器系統依據加速度傳感器獲得的加速度信息分析輸電線路 的舞動軌跡，需要對加速度進行積分，而在積分的過程中由于初始狀態的不定會造成較大 誤差。而本發明依據直接位移量進行分析，利用拉繩傳感器對輸電線路的舞動軌跡進行分 析，直接獲得位移信息，避免了復雜的積分運算，從而減小了測量誤差，使得測量的結果更 加精確。
[0029] 2.傳統的利用攝像頭配合數字圖像處理系統只能對輸電線路的舞動進行定性分 析，即只能判斷輸電線路是否舞動，而加速度傳感器系統在輸電線路發生扭轉時會產生較 大的輸出誤差。而本發明利用拉繩傳感器對輸電線路舞動軌跡進行分析，可有效避免輸電 線路舞動扭轉而帶來的誤差影響。同時，相比于加速度傳感器附在輸電線路表面，本發明采 用的拉繩傳感器距輸電線路有一定距離，能較好地避免輸電線路在輸電過程中產生的電磁 干擾。
[0030] 3.本發明能有效在雨雪等不利天氣條件下進行輸電線路的舞動軌跡測量，在夜間 工作時也不會受到影響，從而保證了輸電線路舞動軌跡測量的連續性與完整性。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明所述輸電線路舞動軌跡測量系統的原理框圖；
[0032] 圖2為本發明所述輸電線路舞動軌跡測量系統中拉繩傳感器安裝及測量原理圖；
[0033] 圖3為本發明所述基于輸電線路舞動軌跡測量系統的測量方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034] 以下結合附圖和實施例對本發明作以詳細的描述：
[0035] 如圖1至圖3所示，本發明所述的基于直接位移量的輸電線路舞動軌跡測量系統， 包括位移傳感系統、信號調理轉換系統、數據采集轉換系統、數據傳輸系統和監控分析系 統；
[0036] 其中，位移傳感系統包括分別設置在輸電線路5兩側的兩組拉繩傳感器，分別為 第一拉繩傳感器1和第二拉繩傳感器2,兩組拉繩傳感器的拉繩3固定在輸電線路5的同 一位置；兩組拉繩傳感器的信號輸出端分別連接信號調理轉換系統；兩組拉繩傳感器均采 用電流型拉繩傳感器，拉繩傳感器的拉繩3采用絕緣拉繩。拉繩傳感器安裝在固定支柱上 4,固定支柱的高度低于輸電線路5發生舞動時的最低點。為了保證測量輸電線路5舞動坐 標的準確性，本發明中，兩組拉繩傳感器安裝在垂直于輸電線路5的同一個平面內，兩組拉 繩傳感器的拉繩3與兩組拉繩傳感器也位于垂直于輸電線路5的同一個平面內。當輸電線 路5在外界非平衡應力的作用下發生舞動現象時，輸電線路5舞動將帶動拉繩傳感器上的 拉繩3與輸電線路5 -起運動；當拉繩