[發(fā)明專利]一種基于模態(tài)分析的輸電鐵塔沉降識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711131257.0
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107784182B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙隆;趙鈺;黃新波;張晗
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G01C5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王珂瑜

本發(fā)明公開了一種基于模態(tài)分析的輸電鐵塔沉降識別方法，其系統(tǒng)包括加速度傳感器、濾波、AD轉(zhuǎn)換電路、控制電路、調(diào)諧力錘、微處理器以及4G通訊模塊和監(jiān)控中心。調(diào)諧力錘用于產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖激勵，加速度傳感器用于采集鐵塔的振動信號，微處理器中集成小二乘復(fù)指數(shù)法(LSCE)法用于提取振動的模態(tài)參數(shù)。其監(jiān)控中心利用實(shí)時測的固有頻率矩陣，與結(jié)構(gòu)完好鐵塔的固有頻率矩陣進(jìn)行對比分析，判斷鐵塔是否發(fā)生沉降事故。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模態(tài)分析的輸電鐵塔沉降識別方法。

背景技術(shù)

輸電鐵塔是電網(wǎng)線路的重要組成部分之一，其基礎(chǔ)大多數(shù)為獨(dú)立混凝土結(jié)構(gòu)。加之我國地形復(fù)雜，輸電鐵塔難免會免會架設(shè)在山地、丘陵、土質(zhì)疏松等地方。這些地方極易發(fā)生輸電鐵塔沉降事故，當(dāng)鐵塔發(fā)生沉降后將會產(chǎn)生不平衡張力，如不能及時的采取鐵塔扶正措施，將會造成倒塔、斷線等嚴(yán)重的事故，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

目前我國對于鐵塔沉降并沒有一套完整有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要以依靠人工巡線方法為主。人工巡線不僅耗費(fèi)大量人力物力，而且實(shí)施可靠程度難以保證。對于無人堅守的鐵塔，當(dāng)發(fā)生鐵塔沉降事故時，更是無法第一時間通知管理人員派遣維修人員在最短的時間內(nèi)恢復(fù)，因此實(shí)現(xiàn)對于鐵塔沉降的實(shí)時監(jiān)測顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于模態(tài)分析的輸電鐵塔沉降識別方法，實(shí)現(xiàn)對輸電鐵塔沉降的在線監(jiān)測。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于模態(tài)分析的鐵塔沉降在線監(jiān)測方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，對結(jié)構(gòu)完好的鐵塔進(jìn)行模態(tài)分析；

步驟2，定時的控制調(diào)諧力錘敲擊鐵塔，每次敲擊產(chǎn)生同樣的脈沖激勵δ(s)；

步驟3，利用加速度傳感器采集加速度；

步驟4，采用最小二乘復(fù)指數(shù)法計算出實(shí)際工況下鐵塔的固有頻率矩陣，作為測量的固有頻率矩陣

步驟5，將步驟4中測量得到的固有頻率矩陣與步驟1中計算得到的固有頻率矩陣比較，當(dāng)時，判定鐵塔發(fā)生沉降事故。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1具體為：

步驟1.1，首先對對現(xiàn)場待安裝的鐵塔進(jìn)行詳細(xì)的狀態(tài)評估，確認(rèn)鐵塔結(jié)構(gòu)完好無損；

步驟1.2，采用有限元仿真度的方法對鐵塔進(jìn)行模態(tài)分析，得到?jīng)]有發(fā)生沉降時的鐵塔的固有頻率矩陣

步驟4具體為：

步驟4.1、將加速度信號進(jìn)行濾波，濾出100Hz以下的干擾信號；并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路1-3處理，得到處理后的數(shù)據(jù)信號；

步驟4.2、利用步驟4.1中處理后的加速度信號和步驟2中的脈沖激勵δ(s)計算鐵塔系統(tǒng)傳遞函數(shù)

其中，A_lpr為第r階模態(tài)留數(shù)，*表示共軛，復(fù)頻率s＝j(luò)ω，，s_r為極點(diǎn)；j表示虛部，ω為系統(tǒng)的頻率；N表示鐵塔系統(tǒng)的階數(shù)；

A_lpr為復(fù)常數(shù)，表示系統(tǒng)振型以及在響應(yīng)中各階模態(tài)的參數(shù)情況；

步驟4.3，對傳遞函數(shù)做拉氏逆變換，如公式(4-3-1)所示；

其中，

其中，ω_r為鐵塔系統(tǒng)第r階無阻尼模態(tài)頻率，ζ_r為鐵塔系統(tǒng)第r階阻尼比，