[發明專利]一種基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法

在審

• 申請號: 201810115565.2
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108427827A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 楊子玄;楊建剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01B21/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發明公開了一種基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法。本發明包括步驟：(1)在同一根輸電線上除軸向外的其他兩個平面內，等距布置若干組加速度傳感器，每組兩個，互相垂直布置，分別測量輸電線在除軸向外的其他兩個平面內的振動加速度；(2)對于采集到的加速度信號進行兩次積分得到位移信號；(3)用懸鏈線方程建立輸電線的有限元模型，求出輸電線模態Ф；(4)根據振動理論中的模態疊加法，輸電線任意時刻的振動可以唯一地表示為各階模態的線性組合。本發明對加速度信號進行兩次積分并利用最小二乘法消除趨勢項以減小初值和傳感器零點漂移帶來的影響，從而獲得輸電線的舞動軌跡。

技術領域：

本發明涉及一種基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法，屬于輸電線路檢測技術領域。

背景技術：

高壓輸電線路長期運行于野外，由于自然、地理條件的復雜性導致其易受大風、地震、覆冰等影響，造成輸電線低頻、大幅度舞動。當輸電線舞動時，經常會造成輸電桿塔上金具損毀、輸電線路相間閃絡等事故，嚴重時還會造成輸電塔倒塔等惡性事故。因此，對輸電線振幅進行監測具有重要意義。

目前在電力系統中，對輸電線振幅檢測主要采用人工巡檢、攝像頭及圖像識別技術、位移傳感器直接測量等方法。人工巡檢效率低、成本高，智能化程度低；攝像頭配合圖像識別技術是將攝像頭安裝在輸電桿塔上，將拍攝的圖片輸入計算機進行處理，從而得到輸電線的振幅，這種方法準確度較低，只能實現定性監測；位移傳感器直接測量是將位移傳感器布置在輸電線上直接測量其位移的一種方法，但由于輸電線舞動振幅較大，常規的位移傳感器量程無法滿足要求，而量程較大的拉繩式位移傳感器又無法找到固定支點，所以位移傳感器也難以準確測量輸電線舞動振幅。

由于輸電線舞動會造成嚴重事故，為了掌握輸電線振動幅度，避免事故的發生，亟需一種可靠且準確的振幅測量方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法，對加速度信號進行兩次積分并利用最小二乘法消除趨勢項以減小初值和傳感器零點漂移帶來的影響，從而獲得輸電線的舞動軌跡。

上述的目的通過以下技術方案實現：

一種基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法，該方法包括如下步驟：

(1)在同一根輸電線上除軸向外的其他兩個平面內，等距布置若干組加速度傳感器，每組兩個，互相垂直布置，分別測量輸電線在除軸向外的其他兩個平面內的振動加速度；

(2)對于采集到的加速度信號進行兩次積分得到位移信號，所述的兩次積分，需要使用最小二乘法消除趨勢項對原始加速度曲線以及一次積分后的速度曲線進行處理，再次積分后得到位移曲線；

(3)用懸鏈線方程建立輸電線的有限元模型，求出輸電線模態Ф；

(4)根據振動理論中的模態疊加法，模態之間相互正交線性獨立，輸電線任意時刻的振動可以唯一地表示為各階模態的線性組合：

式中，x_pi是描述系統運動的主坐標，只考慮輸電線的前3階模態，則i＝3，通過布置3組加速度傳感器即可獲得任意時刻的x_p1，x_p2，x_p3，從而獲得整條輸電線的形狀。

所述的基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法，步驟(1)中所述的加速度傳感器布置有三組。

所述的基于加速度信號兩次積分的輸電線舞動軌跡測試方法，步驟(2)中所述對于采集到的加速度信號進行兩次積分得到位移信號的具體方法是：

設初始速度和位移分別為v₀和s₀，加速度傳感器測得的信號為a(t)，則真實的加速度應為a(t)-a₀，理論計算得到的速度和位移分別為：