基于加速度传感器的输电线路舞动轨迹仿真及监测系统研究

摘要

覆冰导线舞动对输电线路安全运行造成了严重危害，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。国内外学者对覆冰导线舞动机理及防护已进行了大量的研究工作。本文在国内外研究成果基础上，提出根据舞动加速度来模拟导线舞动轨迹，并对输电线路导线舞动监测系统以及基于无线传感器网络的输电线路导线舞动多点监测系统进行研究。本文的研究有助于更深入地认识导线舞动特性以及对输电线路力学特性的分析。
　　 通过单自由度与三自由度舞动模型的建立以及对导线舞动轨迹仿真过程中的不足，提出了利用在垂直方向和水平方向分别用加速度传感器测出导线舞动时的加速度，求出垂直方向和水平方向的位移，采用MATLAB软件编程仿真，并最终拟合成总的轨迹曲线的舞动轨迹模拟方法。并在此基础上进行模拟实验，对其结果进行分析，证明此方法可行有效。
　　 仿真过程中直流分量的存在致使积分基线偏移最终导致模拟轨迹发散，本文给出在两次积分前通过求出直流分量而重新标定积分基线的解决办法；实际导线舞动监测过程中由于加速度传感器扭转而造成最终轨迹误差。基于此，提出利用加速度分解合成关系，来消除传感器扭转引起的误差。
　　 构建了实验室导线舞动实验平台，并进行了加速度传感器的选型以及实验过程中的条件设定与数据采集，针对目前实验室导线舞动实验中存在的采集卡数据转换、储存能力的不足，设计出了将加速度传感器与单片机相结合的导线舞动试验方案。
　　 建立基于无线传感器网络的输电线路舞动多点监测系统，结合导线舞动波形式推导其舞动波动方程，并在目前导线张力计算方法基础上，推导了在一个舞动周期内导线水平张力变化量与竖向张力变化量的计算公式。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 导线舞动轨迹模拟仿真

3 导线舞动监测系统研究

4 基于无线网络的输电线路导线舞动多点监测

5 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录