输电铁塔振动在线监测系统的研究与应用

惠小东

摘 要 針对近期系统内频发的输电杆塔倒杆断线的事故事件，本文提出了一种融合传感技术、通信技术及物联网技术的输电线路铁塔振动监测系统，通过对输电线路铁塔振动进行可靠性测试与评估，实现自动振动数据记录分析判别，在输电铁塔出现结构性能退化征兆时向运维单位发出报警信息，在极端天气条件或外力破坏时记录关键数据，为输电铁塔的设计及相关标准的制定提供可靠依据。

关键词 铁塔振动 在线监测 数据积累

中图分类号：TM75 文献标识码：A

0前言

近年来突发地质和气候灾害越来越多，输电线路倒杆断线时有发生。目前输电杆塔在设计阶段主要只是考虑地震、强风、裹冰等因素，而线路投运后设备运维单位也缺乏铁塔振动状态参数的检测手段和健全的评估方法，不能做到实时监测，也无法对振动引起的倒杆断线事故事件进行预警，因此，本文提出了一种融合传感技术、通信技术及物联网技术的高原地区输电线路铁塔振动监测系统，通过对输电线路铁塔振动进行可靠性测试与评估，实现自动振动数据记录分析判别，在输电铁塔出现结构性能退化征兆时向运维单位发出报警信息，在极端天气条件或外力破坏时记录关键数据，为输电铁塔的设计及相关标准的制定提供可靠依据。

1输电铁塔振动在线监测系统研究

1.1系统架构设计

输电塔强度及振动在线监测系统，可进行环境参数（风速风向）、4个关键部位振动参数（速度、加速度、位移）、4个关键部位的应变应力的监测。系统可实现自动记录任意时刻的环境参数及振动参数。通过因特网在远程接收并可进行长期的振动趋势分析、波形分析、频率分析和模态分析等状态监测，可为输电塔的长期性能健康诊断提供依据，并能记录在突发载荷作用下输电塔的振动变形，与有限元动力分析计算对比，分析输电塔受力状态。

1.2系统硬件组成

（1）测量传感器：测量传感器共10个，其中：风速仪1个、风向仪1个、振动速度计4个、应变应力计4个。

（2）监测参数：风速1个、风向1个、振动速度4个、加速度4个、位移4个、应变应力各4个。

（3）采集系统组成：8通道信号调理仪板卡、8通道信号采集器板卡、4个单通道应变采集模块、工业级计算机、太阳能电池板、电源时间控制器、蓄电池、风速仪、无线网卡模块。

所有仪器设备安装在铁塔第一级横担上，为了保证原结构材料特性不受影响，仪器线及传感器均用专用夹具固定。

（4）工作站：采集及监示工作站2套（110kV 新旗塘线139号、220kV 大临线086号各一套）。工业控制计算机安装在输电塔第一横隔面离地面约5米处，振动传感器信号经过8通道信号调理器调理后再由8通道高速数据采集卡实现振动信号采集，专用软件名SDT_临沧110kV。通过该软件进行编辑、存贮、分析。风速、风向仪信号信号通过RS232/485转换器输入到工控机内，再由输电塔专用软件SdtZxjc进行存贮、分析。

（5）因特网远程监视：通过专业的远程接入软件实现基于因特网浏览器方式下的远程接入解决方案，提供了安全便捷的因特网远程异地监视服务。可实现对输电塔22个环境及状态参数的远程监视及历史数据查询分析，同时远程监视功能也可用于异地判断本系统运行是否正常。

2输电铁塔振动在线监测系统应用

110kV新旗塘线#139塔振动监测数据（振动及应变趋势）见图2。

3结论

根据连续三个多月的监测，输电铁塔振动在线监测信号无明显突异变化，振动和应变偶有增大与当时风速有关，属于正常状态。

系统设运后有助于设备运维单位及时掌握铁塔振动参数，在出现异常特征时系统通过移动网络发出警告信息，为电力调度控制部门提供决策依据，指导线路运维部门及时开展抢修处理。在极端天气条件或外力破坏时记录关键数据，为事故事件分析、输电铁塔设计和相关标准的制定提供科学数据。

参考文献

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