[發(fā)明專利]一種輸電桿塔結(jié)構(gòu)防風(fēng)監(jiān)測方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810432214.4
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN108629118B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷旭;聶銘;謝文平;肖凱;梁永純;羅嘯宇;姚博;鐘萬里
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14;G06F113/04;G06F111/10
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發(fā)明提供了一種輸電桿塔結(jié)構(gòu)防風(fēng)監(jiān)測方法、裝置及系統(tǒng)，本發(fā)明通過傳感器實(shí)時(shí)獲取輸電桿塔的環(huán)境風(fēng)速和動(dòng)力響應(yīng)，利用對(duì)輸電桿塔實(shí)時(shí)監(jiān)測得到的風(fēng)速和動(dòng)力響應(yīng)對(duì)輸電桿塔的有限元數(shù)值模型進(jìn)行修正，并將加載在修正后的模型上的仿真風(fēng)速繼續(xù)增大，直至模型結(jié)構(gòu)被破壞，則可得帶輸電桿塔的預(yù)警風(fēng)速閥值和預(yù)警動(dòng)力響應(yīng)閥值，當(dāng)監(jiān)測到輸電桿塔的實(shí)際風(fēng)速和/或動(dòng)力響應(yīng)大于閥值后，則執(zhí)行報(bào)警。本發(fā)明為電網(wǎng)系統(tǒng)提供了能夠?qū)σ资茱L(fēng)載破壞的高壓輸電塔進(jìn)行合理有效監(jiān)測的技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電桿塔監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電桿塔結(jié)構(gòu)防風(fēng)監(jiān)測方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為國家大型復(fù)雜生命線系統(tǒng)重要組成部分的電力輸運(yùn)系統(tǒng)，其能否安全運(yùn)營直接影響國家的生產(chǎn)建設(shè)和人民的基本生活需求。由于電網(wǎng)系統(tǒng)的點(diǎn)發(fā)散和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)性，使得電網(wǎng)事故影響極大，后果特別嚴(yán)重。

電力系統(tǒng)的大面積事故大部分是由自然災(zāi)害造成，包括強(qiáng)風(fēng)、地震、冰災(zāi)和洪水等，其中發(fā)生最為頻繁、危害最大的即為強(qiáng)風(fēng)特別是臺(tái)風(fēng)造成的輸電線路塔身破壞和損壞。近年來，因國家能源供給戰(zhàn)略的提質(zhì)升級(jí)，一大批高壓、特高壓輸電線路相繼建成，這類輸電線路結(jié)構(gòu)具有桿塔“高、柔”，線路跨越長的特點(diǎn)，以致塔線耦合作用增強(qiáng)、抗風(fēng)能力減弱，能否順利抵御強(qiáng)風(fēng)的破壞成為相關(guān)部門最為關(guān)注的問題，特別是對(duì)于東南沿海臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，這一問題尤為突出。事實(shí)上，國內(nèi)外強(qiáng)風(fēng)造成的輸電線路破壞事故確實(shí)時(shí)有發(fā)生，有些甚至造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

為了有效地預(yù)警和分析輸電塔臺(tái)風(fēng)災(zāi)害影響，針對(duì)性的提高輸電塔的防風(fēng)減災(zāi)能力，對(duì)輸電塔實(shí)行現(xiàn)場監(jiān)測十分重要。然而，目前針對(duì)保障供電極為關(guān)鍵的且易受風(fēng)載破壞的高壓輸電塔，其在強(qiáng)風(fēng)作用下的合理有效的監(jiān)測方法及其實(shí)施方案還非常的模糊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種輸電桿塔結(jié)構(gòu)防風(fēng)監(jiān)測方法、裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)旊姉U塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性能實(shí)時(shí)預(yù)警。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種輸電桿塔結(jié)構(gòu)防風(fēng)監(jiān)測方法，包括：

通過傳感器獲取輸電桿塔在實(shí)測風(fēng)速下的實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)，確定與所述實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)對(duì)應(yīng)的實(shí)測模態(tài)參數(shù)，動(dòng)力響應(yīng)包括靜力位移值、動(dòng)力位移值和應(yīng)變力；

建立所述輸電桿塔的有限元數(shù)值模型；

調(diào)節(jié)所述有限元數(shù)值模型的參數(shù)，直至所述有限元數(shù)值模型的仿真模態(tài)參數(shù)與所述實(shí)測模態(tài)參數(shù)一致且所述有限元數(shù)值模型在所述實(shí)測風(fēng)速下的仿真動(dòng)力響應(yīng)與所述實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)一致，得到最優(yōu)輸電桿塔模型；

增大加載在所述最優(yōu)輸電桿塔模型的風(fēng)速直至模型結(jié)構(gòu)被破壞，確定對(duì)應(yīng)的仿真風(fēng)速和仿真動(dòng)力響應(yīng)為預(yù)警風(fēng)速和預(yù)警響應(yīng)；

繼續(xù)通過傳感器監(jiān)測所述輸電桿塔，若得到的風(fēng)速大于所述預(yù)警風(fēng)速和/或動(dòng)力響應(yīng)大于所述預(yù)警響應(yīng)，則報(bào)警。

優(yōu)選地，所述通過傳感器獲取輸電桿塔在實(shí)測風(fēng)速下的實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)具體包括：

通過傳感器獲取輸電桿塔塔頂?shù)膶?shí)測位移和實(shí)測加速度，沿塔身的實(shí)測風(fēng)速和實(shí)測應(yīng)變力；

對(duì)實(shí)測位移的若干個(gè)采樣點(diǎn)求均值，得到實(shí)測靜力位移值，對(duì)實(shí)測加速度的若干個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行頻域積分計(jì)算或時(shí)域積分計(jì)算，得到實(shí)測動(dòng)力位移值。

優(yōu)選地，所述確定與所述實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)對(duì)應(yīng)的實(shí)測模態(tài)參數(shù)具體為：

通過隨機(jī)子空間法對(duì)所述實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行識(shí)別得到實(shí)測模態(tài)參數(shù)。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)所述有限元數(shù)值模型的參數(shù)，直至所述有限元數(shù)值模型的仿真模態(tài)參數(shù)與所述實(shí)測模態(tài)參數(shù)一致且所述有限元數(shù)值模型在所述實(shí)測風(fēng)速下的仿真動(dòng)力響應(yīng)與所述實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)一致，得到最優(yōu)輸電桿塔模型具體包括：

通過有限元軟件對(duì)所述有限元數(shù)值模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算得到仿真模態(tài)參數(shù)；