輸電線路模擬驗證系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例的第一目的是：提供一種輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，包括模擬桿塔，設置在模擬塔桿的中心線處設置有紅外線發(fā)射裝置以及安裝在桿塔中心線頂端處和2/3處的兩個高精度雙軸傾角傳感器，在所述基本塔體與塔身結(jié)合處設置有電動液壓推桿，地陷模擬平臺，設置在模擬桿塔底部，控制箱，與地陷模擬平臺和電動液壓推桿通過線纜連接，應用客戶端，分別與控制箱和高精度雙軸傾角傳感器連接。通過分析、結(jié)合安裝地區(qū)實際情況，得出了地質(zhì)基礎失穩(wěn)和不平衡張力破壞是桿塔傾斜的主要原因，本系統(tǒng)基于此兩項原因進行設計、模擬驗證。本發(fā)明實施例的第二目的是：提供一種輸電線路模擬驗證方法，用于驗證上述輸電線路模擬驗證系統(tǒng)的正確性。
【專利說明】
輸電線路模擬驗證系統(tǒng)及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及輸電線路監(jiān)測技術，特別是涉及一種輸電線路模擬驗證系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]國家電網(wǎng)對智能電網(wǎng)的重視，促使輸電線路在線監(jiān)測行業(yè)迅猛發(fā)展，各種監(jiān)測設備為線路的安全運行提供了有力保障。各個設備廠家監(jiān)測設備數(shù)據(jù)的準確性雖然經(jīng)過了國網(wǎng)實驗室的檢測，但實驗室檢測環(huán)境和現(xiàn)場還是有很大不同，因此，模擬現(xiàn)場實際環(huán)境檢測在線監(jiān)測設備更具有指導意義。
[0003]本方案主要針對桿塔傾斜在線監(jiān)測設備的模擬檢測。
[0004]輸電線路桿塔傾斜原因多種多樣，總結(jié)起來主要有地質(zhì)基礎失穩(wěn)、不平衡張力破壞、外力破壞、轉(zhuǎn)角塔基礎澆注控制不當、塔材加工的精度超差、安裝時螺栓未達到規(guī)定的緊固扭距、緊線施工時輔助拉線設置不當、帶有拉線的耐張轉(zhuǎn)角桿內(nèi)傾原因等多方面。
[0005]輸電線路沿線的資源勘查開采等活動易造成地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡等，存在桿塔的傾斜、倒塌的隱患，嚴重威脅到線路的正常、安全運行，由此造成的經(jīng)濟損失也無法估量，對線路桿塔狀態(tài)的監(jiān)測就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例的第一目的是:提供一種輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，通過分析、結(jié)合安裝地區(qū)實際情況，得出了地質(zhì)基礎失穩(wěn)和不平衡張力破壞是桿塔傾斜的主要原因，本系統(tǒng)基于此兩項原因進行設計、模擬驗證。
[0007]本發(fā)明實施例的第二目的是:提供輸電線路模擬驗證方法，用于驗證上述輸電線路模擬驗證系統(tǒng)的正確性。
[0008]具體的方案是:
[0009]輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，包括
[0010]模擬桿塔，由基本塔體、塔身以及塔腳組成，所述基本塔體的底部是塔腳，其上部是塔身;在所述塔身的中心線處設置有紅外線發(fā)射裝置以及安裝在桿塔中心線頂端處和2/3處的兩個高精度雙軸傾角傳感器，在所述基本塔體與塔身結(jié)合處設置有電動液壓推桿，
[0011]地陷模擬平臺，設置在模擬桿塔底部，與塔腳固定；
[0012]控制箱，與地陷模擬平臺和電動液壓推桿通過線纜連接，
[0013]應用客戶端，分別與控制箱和高精度雙軸傾角傳感器連接。
[0014]進一步地，所述高精度雙軸傾角傳感器設置有無線傳輸模塊和RS485接口，其可通過無線傳輸裝置或RS485接口與應用客戶端連接。
[0015]進一步地，所述控制箱設置有無線傳輸裝置和RS485接口，其可通過無線傳輸模塊或RS485接口與應用客戶端連接。
[0016]進一步地，所述無線傳輸裝置包含有ZigBee通信模塊、WiFi模塊及3G/4G模塊中的一種。
[0017]進一步地，所述地陷模擬平臺由液壓傾斜平臺構(gòu)成，該液壓傾斜平臺可以實現(xiàn)模擬桿塔可以發(fā)生6度以內(nèi)的傾斜。
[0018]進一步地，所述液壓傾斜平臺由底座、支撐架、推桿及支撐平臺組成，所述支撐架設置在底座上，支撐架的上部是支撐平臺，所述推桿的底端與底座傾斜固定，其上端安裝在支撐架的架體上，架體與支撐平臺的連接端設置有轉(zhuǎn)軸，其中，支撐平臺用于與踏腳的固定。
[0019]本發(fā)明還提供了一種輸電線路模擬驗證方法，包括如下步驟:
[0020]I)如權(quán)利要求1所述進行搭建輸電線路模擬驗證系統(tǒng)并進行校驗，校驗完畢后標記紅外線發(fā)射裝置在地面照射點SI，同時兩個高精度雙軸傾角傳感器的將該點位置測得的傾斜角度值Θ1通過無線傳輸裝置傳輸至應用客戶端；
[0021]2)通過控制箱控制液壓傾斜平臺及電動液壓推桿，使得模擬桿塔傾斜一個角度；
[0022]3)標記步驟2)后紅外線發(fā)射裝置在地面照射點S2，同時兩個高精度雙軸傾角傳感器的將該點位置測得的傾斜角度值Θ2通過無線傳輸裝置傳輸至應用客戶端；
[0023]4)測量標地面照射點SI與地面照射點S2的距離，以此計算模擬桿塔的傾斜度；
[0024]5)應用客戶端計算步驟3)傾斜角度值Θ2與步驟I)傾斜角度值ΘI的變化值；
[0025]6)將步驟4)的結(jié)果與步驟5)的結(jié)果進行比對，進一步驗證結(jié)果；
[0026]7)重復步驟2)至步驟6)，得到多組驗證結(jié)果。
[0027]進一步地，所述高精度雙軸傾角傳感器測量安裝平面和水平面之間的夾角。
[0028]進一步地，兩個高精度雙軸傾角傳感器測量安裝平面和水平面之間的夾角始終一致。
[0029]進一步地，所述步驟4)中計算模擬桿塔的傾斜度的方法為:測量紅外線發(fā)射裝置對地面照射點不同位置之間的距離來確定桿塔的傾斜距離，以此計算桿塔的傾斜度。
[0030]本發(fā)明基于一種輸電線路模擬驗證系統(tǒng)及方法，從而有效的得出桿塔傾斜的主要原因是由于地質(zhì)基礎失穩(wěn)和不平衡張力破壞引起的，從而對輸電線路鐵塔的修復和維修提供了有利的依據(jù)。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明輸電線路模擬驗證系統(tǒng)的框架原理圖；
[0032]圖2為本發(fā)明模擬桿塔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明電動液壓推桿的安裝示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明液壓傾斜平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明高精度雙軸傾角傳感器測量原理圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0037]具體的方案是:
[0038]參見圖1至圖3，輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，包括
[0039]模擬桿塔I，由基本塔體12、塔身13以及塔腳11組成，所述基本塔體12的底部是塔腳11，其上部是塔身13;在所述塔身13的中心線處設置有紅外線發(fā)射裝置4以及安裝在桿塔中心線頂端處和2/3處的兩個高精度雙軸傾角傳感器4，在所述基本塔體12與塔身13結(jié)合處設置有電動液壓推桿5，
[0040]地陷模擬平臺2，設置在模擬桿塔I底部，與塔腳11固定；
[0041 ]控制箱6，與地陷模擬平臺2和電動液壓推桿5通過線纜連接，
[0042]應用客戶端7，分別與控制箱6和高精度雙軸傾角傳感器4連接。
[0043]本實施例中，模擬桿塔I是參照現(xiàn)用實際塔圖設計，按照10:1的比例縮放為模擬桿塔I。原桿塔類型為酒杯型的直線塔，由基本塔體，塔身及塔腳三部分組成，總高度為47.2米，重量約42噸?？s放后的模擬桿各部分按照10:1的比例縮小，各部分結(jié)構(gòu)樣式與原桿塔基本相同，縮小后塔高4.72米(不含液壓裝置高度)，重量約為4噸。
[0044]由于不均衡張力的影響，桿塔會發(fā)生受力傾斜。因此電動液壓推桿5安裝于基本塔體12與塔身13結(jié)合處，可模擬塔身13向受力方向傾斜。其工作范圍為O-lOOmm，也可模擬6度以內(nèi)的桿塔傾斜。
[0045]上述輸電線路模擬驗證系統(tǒng)按照如下參數(shù)搭建，模擬桿塔I外形尺寸為4.72米(高)Χ3.24米(長)Χ1.2米(寬)，基本塔體12是2.7米(高)Χ3.24米(長)Χ0.6米(寬)，塔腳11面積為1.2米(長)Χ1.2米(寬)，塔腳11部分安裝在液壓升降平臺5上，平臺下方需用水泥灌漿處理。整套系統(tǒng)由于通過電機驅(qū)動，因此需提供380V交流供電。
[0046]進一步地，所述高精度雙軸傾角傳感器4設置有無線傳輸模塊和RS485接口，其可通過無線傳輸裝置或RS485接口與應用客戶端7連接。
[0047]進一步地，所述控制箱6設置有無線傳輸裝置和RS485接口，其可通過無線傳輸模塊或RS485接口與應用客戶端7連接。
[0048]進一步地，所述無線傳輸裝置包含有ZigBee通信模塊、WiFi模塊及3G/4G模塊中的一種。
[0049]進一步地，所述地陷模擬平臺5由液壓傾斜平臺構(gòu)成，該液壓傾斜平臺可以實現(xiàn)模擬桿塔可以發(fā)生6度以內(nèi)的傾斜。
[0050]參照圖2，所述液壓傾斜平臺由底座101、支撐架102、推桿103及支撐平臺100組成，所述支撐架102設置在底座101上，支撐架102的上部是支撐平臺100，所述推桿103的底端與底座101傾斜固定，其上端安裝在支撐架103的架體104上，架體104與支撐平臺100的連接端設置有轉(zhuǎn)軸，其中，支撐平臺用于與踏腳的固定。
[0051 ]本發(fā)明還提供了一種輸電線路模擬驗證方法，包括如下步驟:
[0052]I)如權(quán)利要求1所述進行搭建輸電線路模擬驗證系統(tǒng)并進行校驗，校驗完畢后標記紅外線發(fā)射裝置3在地面照射點SI，同時兩個高精度雙軸傾角傳感器4的將該點位置測得的傾斜角度值Θ1通過無線傳輸裝置傳輸至應用客戶端7;
[0053]2)通過控制箱6控制液壓傾斜平臺2及電動液壓推桿5，使得模擬桿塔傾斜一個角度；
[0054]3)標記步驟2)后紅外線發(fā)射裝置3在地面照射點S2，同時兩個高精度雙軸傾角傳感器4的將該點位置測得的傾斜角度值Θ2通過無線傳輸裝置傳輸至應用客戶端7;
[0055]4)測量標地面照射點SI與地面照射點S2的距離，以此計算模擬桿塔I的傾斜度；
[0056]5)應用客戶端7計算步驟3)傾斜角度值Θ2與步驟I)傾斜角度值ΘI的變化值；
[0057]6)將步驟4)的結(jié)果與步驟5)的結(jié)果進行比對，進一步驗證結(jié)果；
[0058]7)重復步驟2)至步驟6)，得到多組驗證結(jié)果。
[0059]桿塔傾斜監(jiān)測量包括傾斜度、順線傾斜度、橫向傾斜度、順線傾斜角、橫向傾斜角。通過安裝在桿塔中心線頂端處和2/3處的兩個高精度雙軸傾角傳感器4來實現(xiàn)。
[0060]高精度雙軸傾角傳感器4安裝于塔身13中心線上，高精度雙軸傾角傳感器4的X軸、Y軸可同時采集到線路橫線方向和順線方向的角度變化，通過角度變化來計算桿塔的傾斜度。
[0061]其測量原理是:如圖3所示，A、B、C是三個不同高度的安裝點，不論傾斜的角度有多大，高精度雙軸傾角傳感器4始終測量的是安裝平面和水平面之間的夾角，所以ZI = Z2 =Z3。因此系統(tǒng)設計5米高的酒杯塔，可模擬出50米高的桿塔傾斜情況。
[0062]進一步地，所述步驟4)中計算模擬桿塔I的傾斜度的方法為:測量紅外線發(fā)射裝置4對地面照射點不同位置之間的距離來確定桿塔的傾斜距離，以此計算桿塔的傾斜度。
[0063]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，其特征是，包括 模擬桿塔，由基本塔體、塔身以及塔腳組成，所述基本塔體的底部是塔腳，其上部是塔身;在所述塔身的中心線處設置有紅外線發(fā)射裝置以及安裝在桿塔中心線頂端處和2/3處的兩個高精度雙軸傾角傳感器，在所述基本塔體與塔身結(jié)合處設置有電動液壓推桿， 地陷模擬平臺，設置在模擬桿塔底部，與塔腳固定； 控制箱，與地陷模擬平臺和電動液壓推桿通過線纜連接， 應用客戶端，分別與控制箱和高精度雙軸傾角傳感器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，其特征是，所述高精度雙軸傾角傳感器設置有無線傳輸模塊和RS485接口，其可通過無線傳輸裝置或RS485接口與應用客戶端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，其特征是，所述控制箱設置有無線傳輸裝置和RS485接口，其可通過無線傳輸模塊或RS485接口與應用客戶端連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，其特征是，所述無線傳輸裝置包含有ZigBee通信模塊、WiFi模塊及3G/4G模塊中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，其特征是，所述地陷模擬平臺由液壓傾斜平臺構(gòu)成，該液壓傾斜平臺可以實現(xiàn)模擬桿塔可以發(fā)生6度以內(nèi)的傾斜。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸電線路模擬驗證系統(tǒng)，其特征是，所述液壓傾斜平臺由底座、支撐架、推桿及支撐平臺組成，所述支撐架設置在底座上，支撐架的上部是支撐平臺，所述推桿的底端與底座傾斜固定，其上端安裝在支撐架的架體上，架體與支撐平臺的連接端設置有轉(zhuǎn)軸，其中，支撐平臺用于與踏腳的固定。7.輸電線路模擬驗證方法，其特征是，包括如下步驟: 1)如權(quán)利要求1所述進行搭建輸電線路模擬驗證系統(tǒng)并進行校驗，校驗完畢后標記紅外線發(fā)射裝置在地面照射點Si，同時兩個高精度雙軸傾角傳感器的將該點位置測得的傾斜角度值ΘI通過無線傳輸裝置傳輸至應用客戶端； 2)通過控制箱控制液壓傾斜平臺及電動液壓推桿，使得模擬桿塔傾斜一個角度； 3)標記步驟2)后紅外線發(fā)射裝置在地面照射點S2，同時兩個高精度雙軸傾角傳感器的將該點位置測得的傾斜角度值Θ2通過無線傳輸裝置傳輸至應用客戶端； 4)測量標地面照射點SI與地面照射點S2的距離，以此計算模擬桿塔的傾斜度； 5)應用客戶端計算步驟3)傾斜角度值Θ2與步驟I)傾斜角度值ΘI的變化值； 6)將步驟4)的結(jié)果與步驟5)的結(jié)果進行比對，進一步驗證結(jié)果； 7)重復步驟2)至步驟6)，得到多組驗證結(jié)果。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸電線路模擬驗證方法，其特征是，所述高精度雙軸傾角傳感器測量安裝平面和水平面之間的夾角。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸電線路模擬驗證方法，其特征是，兩個高精度雙軸傾角傳感器測量安裝平面和水平面之間的夾角始終一致。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸電線路模擬驗證方法，其特征是，所述步驟4)中計算模擬桿塔的傾斜度的方法為:測量紅外線發(fā)射裝置對地面照射點不同位置之間的距離來確定桿塔的傾斜距離，以此計算桿塔的傾斜度。
【文檔編號】G01M99/00GK105973622SQ201610285137
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】伊仁圖太, 陳鵬, 陳繼東, 徐煜, 徐恒, 孫宏麗, 楊幼華, 杜剛, 班偉, 吳天寶, 歐平吉, 張永, 武軍利, 段生鵬, 薛雷, 孫鋒, 劉衛(wèi)濤
【申請人】西安同步電氣有限責任公司