[發明專利]基于智能螺栓的電力鐵塔物聯網實時監測系統

有效

• 申請號: 202011336902.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112683324B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 許亮峰;李領;徐英杰;毛成斌
• 申請（專利權）人: 北京妙微科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于智能螺栓的電力鐵塔物聯網實時監測系統，分別在電力鐵塔的頂部螺栓裝設位移傳感器，以測量鐵塔頂部的位移；電力鐵塔的底部螺栓裝設應力傳感器，以測量鐵塔底部所受的應力；鐵塔桿件之間螺栓裝設應力傳感器，以測量連桿之間的應力；基于電力鐵塔模型，進行受力分析。本發明提供了一種基于智能螺栓的電力鐵塔物聯網實時監測系統，通過監測系統性中對電力鐵塔關鍵部位監測信息，及時地掌握鐵塔自身安全，提高輸電鐵塔的維護效率、提高電塔的使用壽命，具有非常重要的現實意義。

技術領域

本發明屬于遠程監控與故障檢測領域，涉及一種基于智能螺栓的電力鐵塔物聯網實時監測系統。

背景技術

近年來，隨著國民經濟的快速發展，電力發展也邁進了大電網、大機組、高電壓、高自動化階段，給電網的穩定運行和安全管理提出了更高的要求。大容量、超高壓、交直流混合、長距離輸電工程的不斷投入運行，電力系統的復雜性明顯增加，加強電力系統的安全管理、提高穩定運行水平顯得至關重要。

輸電鐵塔作為電力輸送的關鍵部分，在架空輸電線路中起著支撐地線、導線以及其他附件的作用，因此它的結構健康狀態會直接影響到電力系統的正常運行。輸電鐵塔作為重要的電力能源輸送設施，其安全直接關系到電網供電的可靠性，而高壓輸電塔，特別是大跨越輸電塔，具有塔體高、跨距遠、柔度大等特點，對地震、風以及導線覆冰等環境載荷反應強烈，經過長時間的運營和使用后，塔體本身某些部位會出現一定程度的振動疲勞損傷，在遭遇冰雪等惡劣氣候時，容易發生極端條件下的動態倒塌破壞。隨著近年來國家電網裝機容量、電壓等級不斷提高，輸電鐵塔朝著高聳、大跨越及特高壓方向的發展趨勢對鐵塔可靠性、經濟性提出了更高的要求。

目前對電力鐵塔的安全性研究只是在設計階段考慮地震、雷擊、覆冰等因素的作用，對已建成的輸電鐵塔結構缺陷的檢測方式往往依賴成本較高的人工巡檢和可見光巡檢，對于出現的結構問題，也尚未提出明確的標準和解決方案。

發明內容

為了解決現有高壓電力鐵塔運行實時監控困難的問題，本發明提供了一種基于智能螺栓的電力鐵塔物聯網實時監測系統，用以提高鐵塔的維護效率和使用壽命。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于智能螺栓的電力鐵塔物聯網實時監測系統，分別在電力鐵塔的頂部螺栓裝設位移傳感器，以測量鐵塔頂部的位移；電力鐵塔的底部螺栓裝設應力傳感器，以測量鐵塔底部所受的應力；鐵塔桿件之間螺栓裝設應力傳感器，以測量連桿之間的應力；

基于電力鐵塔模型，進行受力分析，過程如下：

首先對某型號的電力鐵塔在危險工況下進行位移和受力計算，如公式(1)-(2)所示，對螺栓位移和受力進行排序，統計出位移較大節點和受力較大的螺栓，預選為關鍵的節點；

δ_i＝ω₁δ_i1+ω₂δ_i2 (1)

σ_i＝ω₁σ_i1+ω₂σ_i2 (2)

其中，δ_i表示第i個螺栓的加權位移值，δ_i1和δ_i2分別表示第i個螺栓在大風和覆冰工況下的所測得的位移值，ω₁和ω₂分別表示大風和覆冰工況下位移的加權系數，σ_i表示第i個螺栓所受的加權應力值，σ_i1和σ_i2分貝表示第i個螺栓在大風和覆冰工況下的所測得的應力值；

其次，為進一步探索關鍵桿件的受力情況，將某一型號鐵塔各個運行狀態的預選關鍵桿件進行統計，對各節點的不同工況下的應力數據取加權平均值，以應力占用率作為排序依據，數值較大的選為關鍵桿件，如公式(3)所示