[發明專利]一種桿塔塔材全狀態監測分析方法

在審

• 申請號: 202011004444.4
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112556903A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 曹威海;金麗勇;寧尚元;王增君;劉洪亮
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網山東省電力公司淄博供電公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01D21/02;G06F30/20
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

1.一種桿塔塔材全狀態分析監測分析方法，其特征在于，所述分析方法包括：桿塔塔材全狀態分析監測系統，其包括桿塔塔材監測模塊、電源模塊、通信模塊、數據處理及分析模塊、智能化預警決策模塊；

所述桿塔塔材監測模塊包括分布式光纖傳感單元、機械應力數學分析單元：所述分布式光纖傳感單元由一系列的高精度光纖傳感器組成；

確定桿塔上的荷載包括永久荷載和可變荷載；

所述永久荷載對應的參數包括：桿塔自重力，電線、絕緣子、金具的重力及桿塔上其他固定設備的重力；

所述可變荷載對應的參數包括：風荷載、電線和絕緣子上的覆冰荷載，電線和拉線上的張力及施工檢修時的臨時荷載，結構形變引起的次生荷載及各種振動動力荷載；

其中風荷載包括導地線、桿塔本身和絕緣子的風荷載，其計算方法如下：

導地線風荷載計算：

W_X＝a·W₀μ_z·μ_sc·d·L_p·sin²θ (1)

W₀＝V²/1600 (2)

式(1)、(2)中：W_X——垂直于導線及地線方向的水平風荷載標準值，kN；

a——風壓不均勻系數；

μ_z——風壓高度變化系數；

μ_sc——導線或地線的體型系數：線徑小于17mm或覆冰時(不論線徑大小)取1.2；線徑大于或等于17mm時，取1.1；

d——導線或地線的外徑或覆冰時的計算外徑；分裂導線取所有子導線外徑的總和，m；

L_p——桿的水平檔距，m；

θ——風向與導線或地線方向之間的夾角，°；

W₀——基準風壓標準值，KN/m2；

V——基準高度的風速，m/s；

桿塔風荷載計算：

W_S＝W₀·μ_Z·μ_s·β_z·D (3)

式(3)中：W_S——作用在桿身單位長度上的風荷載標準值，kN/m；

μ_s——風載體型系數；

β_z——桿身風荷載調整系數；

D——桿身直徑的平均值，m；

絕緣子風荷載計算：

W₁＝W₀·μ_z·A₁ (4)

式(4)中：W₁——絕緣子串風荷載標準值，kN；

A₁——絕緣子串承受風壓面積計算值，m²；

所述桿塔塔材監測模塊是根據光纖傳感器采集的塔材構件形變信息進行高精度的數學建模f，將采集到的光波頻率變化量轉化為塔材的溫度變化量與形狀變化量，其中：

構件溫度變化量Δt＝t-t₀＝A×Δλ，Δλ為頻率偏移量，Δλ＝λ-λ₀；

構件形狀變化量Δy＝y-y₀＝B×Δλ，Δλ為頻率偏移量，Δλ＝λ-λ₀；

其中A、B是變化系數，是通過實際實驗確定的；

然后再將桿塔塔材的形狀變化量轉化為瞬時應力值：

構件瞬時應力值＝f(y)，所述f(y)具體表達式通過在實驗室進行反復試驗確定：以此得到桿塔全塔材的受力機械分析模型，最終直接計算出塔材的準確應力值、溫度值，通過對塔材構件型變進行即時的、快速的建模分析，得到塔材構件受到的即時應力值。

2.根據權利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述電源模塊負責為所述系統提供電源，供電方式包括：根據架空輸電線路地域分布情況，結合周邊現存電源狀況，合理規劃高精度光纖傳感檢測系統位置，就近利用現存電源。

3.根據權利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述電源模塊的供電方式還包括：在偏遠地區，為所述光纖傳感器建至少兩回線路。