[發(fā)明專利]一種平動快速阻尼彈性釋放器及設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107611902B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊金顯;王蒙蒙;陶慧;荊鵬輝;楊明;張國澎;馮高明
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: H02G7/14
• 分類號: H02G7/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

通過由MEMS加速度計構(gòu)建的MEMS慣性測量系統(tǒng)測量出導(dǎo)線平動的幅度和頻率，進(jìn)而根據(jù)該平動的幅度和頻率設(shè)計阻尼釋放器的結(jié)構(gòu)及阻尼參數(shù)，主要包括壓簧的彈性系數(shù)，壓簧長度、節(jié)數(shù)(階數(shù)也就是幾階阻尼器)、質(zhì)量、材質(zhì)和調(diào)節(jié)螺栓等；進(jìn)而設(shè)計一種平動快速阻尼彈性釋放器，包括外殼筒、滑桿、螺栓、密封圈、支撐軸承、壓簧或拉簧、小球、套筒、調(diào)節(jié)螺栓和頂珠，其工作原理是通過把導(dǎo)線的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，無振蕩地釋放掉，即彈性勢能不會再返回到導(dǎo)線上，導(dǎo)線能量釋放曲線為負(fù)斜率很大的單調(diào)曲線。該阻尼彈性釋放器結(jié)構(gòu)簡單，更換方便，尤其能夠快速釋放掉導(dǎo)線運動能量，而不會產(chǎn)生振蕩，平穩(wěn)性好，具有較長的使用壽命和應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)線路運動技術(shù)安全領(lǐng)域，具體涉及一種輸電導(dǎo)線平動快速阻尼彈性釋放器及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)

輸電線路在不同氣候條件的影響下，特別是特高壓輸電線路，會出現(xiàn)不同的運動幅度和頻率，主要為高頻微幅的微風(fēng)振動、中頻中幅的次檔距振蕩和低頻大振幅的舞動，總的來說輸電導(dǎo)線運動包括水平、垂直和扭動等三自由度運動，水平和垂直運動可統(tǒng)稱為平動，但當(dāng)幅值和頻率達(dá)到一定程度時，使導(dǎo)線弧垂度增大、軸向應(yīng)力增加，疲勞極限降低，極易造成導(dǎo)線斷股；同時會使絕緣子串、橫擔(dān)及桿塔荷載變大，造成絕緣子擺動、橫擔(dān)變形、桿塔傾斜等嚴(yán)重災(zāi)害，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行構(gòu)成極大威脅，也會直接對國民經(jīng)濟造成損失。

現(xiàn)有的導(dǎo)線運動阻尼器各有優(yōu)缺點：雙擺阻尼釋放器適用于分裂導(dǎo)線，安裝方便，防振效果較好；相間間隔棒可應(yīng)用于220kV及以下電壓等級的輸電線路，或更髙電壓等級的緊湊型線路，存在老化、放電、彎曲等問題，大振幅防振效果較好；擾流阻尼釋放器主要用于覆冰較薄的地區(qū)，單導(dǎo)線上應(yīng)用多于分裂導(dǎo)線，這種防振裝置質(zhì)輕、易于安裝，存在老化、劣化的問題；偏心重錘適用于分裂導(dǎo)線，注意對微風(fēng)振動的影響，防振效果較好；失諧擺在單導(dǎo)線上應(yīng)用有效，在分裂導(dǎo)線上的應(yīng)用有待研究；壓重阻尼釋放器取材方便，能抑制微風(fēng)振動，自由度大，容易產(chǎn)生擾動；線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒防振效果良好，對線路不會產(chǎn)生負(fù)面影響，線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒比普通間隔棒造價髙。由于導(dǎo)線運動問題的復(fù)雜性，所以現(xiàn)有常用的運動阻尼裝置都有其設(shè)計上的針對性和使用上的局限性，但現(xiàn)有的阻尼釋放器都有一個共性的缺點，導(dǎo)線的運動能量并不能完全快速釋放掉，有一部分會重新回到導(dǎo)線身上，產(chǎn)生相互的干擾運動，甚至加速了對輸電線路的損壞。

盡管電網(wǎng)運動包括各種復(fù)雜的運動(幅度和頻率都會發(fā)生變化)，對電網(wǎng)有損害的主要就是電網(wǎng)運動的幅度和頻率，就某個具體的地區(qū)來說，導(dǎo)線運動存在主要的幅值和頻率，所以需要阻尼掉這些運動能量，本發(fā)明著重設(shè)計一種平動快速阻尼彈性釋放器，不會產(chǎn)生振蕩，平穩(wěn)性好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于通過由MEMS加速度計構(gòu)建的MEMS慣性測量系統(tǒng)測量出導(dǎo)線平動的幅度和頻率，進(jìn)而根據(jù)該平動的幅度和頻率設(shè)計阻尼釋放器的結(jié)構(gòu)及阻尼參數(shù)，主要包括壓簧或拉簧的彈性系數(shù)，壓簧長度、節(jié)數(shù)(階數(shù)也就是幾階阻尼器)、質(zhì)量、材質(zhì)和調(diào)節(jié)螺栓等。

輸電導(dǎo)線運動測量系統(tǒng)主要包括：輸電導(dǎo)線運動MEMS慣性測量系統(tǒng)、無線傳輸、監(jiān)控中心和供電四部分。

由于本發(fā)明的目的是為了測量某地區(qū)電網(wǎng)的運動數(shù)據(jù)，可以利用真實的輸電線路測量運動數(shù)據(jù)，也可以構(gòu)建一個真實的模擬輸電桿塔線路，安裝到需要的地區(qū)，來獲得該地區(qū)的線路運動數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析其幅頻特性，為該地區(qū)的導(dǎo)線運動阻尼器的設(shè)計提供參數(shù)。

由于導(dǎo)線的運動，MEMS慣性測量系統(tǒng)采集的加速度數(shù)據(jù)具有高維、復(fù)雜、動態(tài)以及高噪聲等特性，首先對采集的加速度采用五點三次平滑濾波，然后進(jìn)行溫度補償處理，最后去除加速度的常值偏差。

對導(dǎo)線運動幅度的測量不是通過計算運動軌跡或定位的方法進(jìn)行測量，因為軌跡或定位測量需要導(dǎo)航級慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，而體積和成本都會很大，另外慣性測量的缺點在于需要初始值，并且還會隨著時間的積累誤差越來越大，最后導(dǎo)致無法測量。