本發(fā)明專(zhuān)利涉及輸電塔減振，具體涉及一種考慮微地形影響的輸電塔振動(dòng)響應(yīng)自適應(yīng)控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，輸電塔是電力傳輸?shù)闹匾O(shè)施，其穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。在強(qiáng)風(fēng)等惡劣天氣條件下，輸電塔受到的風(fēng)荷載顯著增加，振動(dòng)幅度也隨之增大。如果輸電塔因振動(dòng)而損壞或倒塌，將導(dǎo)致電力中斷，給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此保障輸電塔結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定至關(guān)重要。

2、微地形是指用地規(guī)模相對(duì)較小，在一定范圍內(nèi)承載樹(shù)木、花草、水體和園林構(gòu)筑物等物體的地面及地面起伏狀態(tài)。在輸電塔的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，微地形可能包括山丘、溝壑、峽谷、風(fēng)口等地形特征，這些特征會(huì)顯著影響局部風(fēng)速、風(fēng)向和氣流穩(wěn)定性，尤其風(fēng)力對(duì)輸電塔的影響較大：1.動(dòng)力響應(yīng)增大：在微地形影響下，風(fēng)速可能因狹管效應(yīng)、紊流效應(yīng)等而顯著增大，導(dǎo)致輸電塔受到的風(fēng)荷載增大，進(jìn)而產(chǎn)生更大的動(dòng)力響應(yīng)，如振動(dòng)、搖晃等；2.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低：輸電塔在風(fēng)荷載、地震等自然力作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，長(zhǎng)期累積的振動(dòng)可能使輸電塔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，也可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞、裂紋擴(kuò)展甚至結(jié)構(gòu)失效，增加倒塌的風(fēng)險(xiǎn)；3.影響供電安全：輸電塔作為電力輸送的重要支撐結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一旦輸電塔因風(fēng)振而倒塌或損壞，將嚴(yán)重影響供電安全，造成大面積停電等嚴(yán)重后果。

3、綜上所述，風(fēng)致荷載引起的輸電塔振動(dòng)對(duì)其影響不容忽視。然而，當(dāng)前的輸電塔運(yùn)營(yíng)維護(hù)多側(cè)重于防銹蝕處理，對(duì)于振動(dòng)對(duì)它的影響，一般在建造之初對(duì)其剛度進(jìn)行調(diào)整從而控制其振幅，而在后期運(yùn)營(yíng)中極少考慮振幅的影響。

4、因此，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種考慮微地形影響的輸電塔振動(dòng)響應(yīng)自適應(yīng)控制裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決微地形風(fēng)致荷載引起的輸電塔振動(dòng)易造成動(dòng)力響應(yīng)增大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低的問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種考慮微地形影響的輸電塔振動(dòng)響應(yīng)自適應(yīng)控制裝置及方法，具體技術(shù)方案如下：

2、一種考慮微地形影響的輸電塔振動(dòng)響應(yīng)自適應(yīng)控制裝置，包括控制器、供能系統(tǒng)、振動(dòng)控制系統(tǒng)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述供能系統(tǒng)包括太陽(yáng)能板、鋰電池和驅(qū)動(dòng)裝置；所述太陽(yáng)能板通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行角度調(diào)節(jié)；所述振動(dòng)控制系統(tǒng)包括儲(chǔ)水箱和若干設(shè)置在輸電塔各振型轉(zhuǎn)折點(diǎn)的分水箱；所述儲(chǔ)水箱內(nèi)配備有水泵；每個(gè)所述分水箱箱體上均設(shè)置有振動(dòng)傳感器；所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括若干組溫度傳感器和加熱器；每個(gè)所述分水箱內(nèi)均設(shè)置有一組溫度傳感器和加熱器；所述控制器、供能系統(tǒng)和儲(chǔ)水箱均安裝在輸電塔底座上。

3、優(yōu)選地，每個(gè)所述分水箱底部的出水口處均設(shè)置有電動(dòng)閥門(mén)且每個(gè)分水箱內(nèi)均設(shè)置有水位計(jì)。

4、優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能板通過(guò)連接室安裝在底座頂部；所述連接室底部通過(guò)萬(wàn)向鉸與底座頂部鉸接；所述底座側(cè)壁設(shè)置有電機(jī)安裝架；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在電機(jī)安裝架上的第一電機(jī)，所述第一電機(jī)的輸出軸設(shè)置有渦輪桿；所述連接室靠近渦輪桿一側(cè)的外側(cè)壁水平設(shè)置有第一連接桿，所述第一連接桿套設(shè)有第一傳動(dòng)齒輪；所述第一傳動(dòng)齒輪與渦輪桿嚙合，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能板豎直方向上的翻轉(zhuǎn)；所述連接座內(nèi)設(shè)置有鋰電池和第二電機(jī)；所述第二電機(jī)的輸出軸套設(shè)有第二傳動(dòng)齒輪；所述連接室頂壁設(shè)置有通孔；所述太陽(yáng)能板底部設(shè)置有軸承座和第三連接桿，所述第三連接桿的一端與軸承座內(nèi)的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第三連接桿的另一端貫穿通孔進(jìn)入連接室內(nèi)且第三連接桿對(duì)應(yīng)于第二傳動(dòng)齒輪的位置套設(shè)有第三傳動(dòng)齒輪；所述第三傳動(dòng)齒輪與第二傳動(dòng)齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能板水平方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。

5、優(yōu)選地，所述供電系統(tǒng)、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、水泵、電動(dòng)閥門(mén)、加熱器和水位計(jì)均與控制器電控連接。

6、優(yōu)選地，所述儲(chǔ)水箱與若干分水箱之間通過(guò)水管依次串連；所述水管安裝在輸電塔構(gòu)件角鐵的內(nèi)部；所述儲(chǔ)水箱的容量大于若干所述分水箱容量之和的兩倍。

7、還優(yōu)選地，當(dāng)夏季或環(huán)境溫度高于30℃時(shí)，各個(gè)分水箱內(nèi)的溫度傳感器向控制器發(fā)送信號(hào)并通過(guò)間歇向各個(gè)分水箱注水或排空，使水流沿著水管流動(dòng)，為輸電塔構(gòu)件降溫；

8、當(dāng)冬季或環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，各個(gè)分水箱內(nèi)的溫度傳感器向控制器發(fā)送信號(hào)，控制器控制各個(gè)分水箱內(nèi)的加熱器加熱并將水溫維持在10℃以上，使各個(gè)分水箱所在區(qū)域的覆冰融化，利用重力作用和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，帶動(dòng)各個(gè)分水箱所在區(qū)域下方的覆冰融化，清除輸電塔構(gòu)件表面的覆冰。

9、一種考慮微地形影響的輸電塔振動(dòng)響應(yīng)自適應(yīng)控制方法，采用權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的考慮微地形影響的輸電塔振動(dòng)響應(yīng)自適應(yīng)控制裝置，其特征在于，具體包括以下步驟：

10、s1.供電系統(tǒng)采集電量；

11、s2.確定輸電塔各振型的轉(zhuǎn)折點(diǎn)并在各個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處設(shè)置分水箱；

12、s3.測(cè)算分水箱全部為空載時(shí)，各個(gè)分水箱的振幅值；

13、s4.分別根據(jù)環(huán)境激勵(lì)作用或風(fēng)致激勵(lì)作用向分水箱內(nèi)注入不同體積的水量，以減小各個(gè)分水箱所在位置的振幅值；

14、s5.測(cè)量注水后各個(gè)分水箱的振幅值是否較原振幅值減小20％以上，若符合，則維持當(dāng)前狀態(tài)；若不符合，繼續(xù)注水，重復(fù)s4直至各個(gè)分水箱所在位置的振幅值符合減振要求為止。

15、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述s1具體包括以下子步驟：

16、s1.1太陽(yáng)能板的初始位置朝東，在初始位置采集15分鐘太陽(yáng)能，測(cè)量初始位置太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)換的電流及電壓強(qiáng)度；

17、s1.2將太陽(yáng)能電池板朝西轉(zhuǎn)動(dòng)2°并采集1分鐘的太陽(yáng)能，若當(dāng)前位置采集的電流及電壓強(qiáng)度弱于調(diào)整角度前1分鐘內(nèi)的電流及電壓平均值，則將太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)回調(diào)整角度之前的位置繼續(xù)采集15分鐘的太陽(yáng)能；

18、若當(dāng)前位置采集的電流及電壓強(qiáng)度強(qiáng)于調(diào)整角度前1分鐘內(nèi)的電流及電壓平均值，則在當(dāng)前位置采集15分鐘的太陽(yáng)能；

19、s1.3每間隔15分鐘將太陽(yáng)能板向西轉(zhuǎn)動(dòng)2°并重復(fù)s1.2。

20、還進(jìn)一步優(yōu)選地，所述s2具體包括以下子步驟：

21、s2.1通過(guò)有限元軟件及振動(dòng)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)，建立輸電塔的數(shù)值模型；

22、s2.2.采用s2.1中的數(shù)值模型進(jìn)行模態(tài)分析，得出輸電塔的振型；

23、s2.3.根據(jù)輸電塔的振型確定各振型的轉(zhuǎn)折點(diǎn)并在各轉(zhuǎn)折點(diǎn)處設(shè)置分水箱。

24、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述s4中在環(huán)境激勵(lì)作用下各個(gè)分水箱注水子步驟如下：

25、s4.1.1將儲(chǔ)水箱內(nèi)的水通過(guò)水泵泵送至位于輸電塔最頂部的分水箱內(nèi)同時(shí)打開(kāi)各個(gè)分水箱底部的電動(dòng)閥門(mén)；

26、s4.1.2然后由位于輸電塔最頂部的分水箱從上至下依次向下方的各分水箱內(nèi)注水，直至各個(gè)分水箱內(nèi)的注水量占箱體體積的20％，關(guān)閉各個(gè)分水箱底部的電動(dòng)閥門(mén)并維持當(dāng)前狀態(tài)即可；

27、所述s4中在風(fēng)致激勵(lì)作用下各個(gè)分水箱注水子步驟如下：

28、s4.2.1將底部?jī)?chǔ)水箱泵送水至輸電塔最頂部的分水箱內(nèi)，根據(jù)s3測(cè)得的各個(gè)分水箱的振幅值，通過(guò)位于輸電塔最頂部的分水箱從上至下依次向下方的各分水箱內(nèi)注水；其中，振幅值最大處的分水箱注水量占該箱體體積的90％，振幅值最小處的分水箱注水量占該箱體體積的20％，其他分水箱以振動(dòng)幅值為依據(jù)，采用線(xiàn)性插值確定其注水量；

29、s4.2.2再次測(cè)量s4.2.1完成注水后各個(gè)分水箱的振幅值，若振幅值較注水前減小幅度大于20％，則維持當(dāng)前狀態(tài)；否則，繼續(xù)向各個(gè)分水箱內(nèi)注水，每次注水量增加5％，再次測(cè)量各個(gè)分水箱的振幅值，直至振幅值較注水前減小幅度大于20％，結(jié)束注水并保持當(dāng)前狀態(tài)。

30、本發(fā)明的有益效果是：

31、1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工成本低，通過(guò)在輸電塔各振型的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處設(shè)置分水箱，通過(guò)調(diào)整各分水箱內(nèi)的儲(chǔ)水量，能夠很好的分散和吸收振動(dòng)能量，減少振動(dòng)對(duì)塔體的直接沖擊，有效控制輸電塔在風(fēng)致激勵(lì)或環(huán)境激勵(lì)下的振動(dòng)幅度，降低因振動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)；

32、2.本發(fā)明通過(guò)在分水箱內(nèi)設(shè)置水位計(jì)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各分水箱的水位變化，為控制器提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，確保振動(dòng)控制效果的準(zhǔn)確性和可靠性，結(jié)合水泵、電動(dòng)閥門(mén)等組件，實(shí)現(xiàn)水流的自動(dòng)化控制和調(diào)節(jié)，無(wú)需人工干預(yù)即可根據(jù)實(shí)時(shí)振動(dòng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；

33、3.本發(fā)明通過(guò)在分水箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器和加熱器，有效解決夏季或冬季特殊環(huán)境下，環(huán)境溫度對(duì)輸電塔構(gòu)件的影響，一方面可以為輸電塔構(gòu)件實(shí)現(xiàn)降溫效果，另一方面在低溫環(huán)境下加熱器可對(duì)箱內(nèi)水進(jìn)行加溫，避免輸電塔構(gòu)件表面的覆冰，進(jìn)而影響輸電塔的結(jié)構(gòu)性能，有效降低了輸電塔損壞的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而滿(mǎn)足其更加穩(wěn)定的服役狀態(tài)。