输电线动弯应变量测量系统及方法
输电线动弯应变量测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动弯应变测量领域，具体而言，涉及一种输电线动弯应变量测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]在远距离输电系统中，架空输电线路是其重要的组成部分，在输电系统运行中具有重要的地位。输电线路由于长期处于野外露天环境下，很容易受到诸如风、雨、冰霜、雷电等自然条件的影响而导致意外事故发生。在这些自然条件中以风振引发的事故最多。在风的作用下输电线路时刻处于振动状态，根据频率和振幅的不同，上述的输电线路振动大致可以分为三种:高频微幅的微风振动、中频中幅的次档距振动和低频大振幅的舞动。在上述振动中，输电线路微风振动发生最为频繁，且架空输电线路上经常发生超过允许幅值的微风振动，往往会导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断骨，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳磨损等，其中，导线的疲劳断股是架空输电线路中发生最为普遍的问题，严重时需要将输电线路重新更换。
[0003]针对导线在微风振动中疲劳断股的现象，业界普遍采用应变力来计算导线的形变量，进而计算出导线振动频率、导线振动幅度等特征量数据。该导线微风振动测量单元的结构如图1所示，包括线夹101、振动传感器102、紧固件103、应变片104和滚轮105，所述线夹101和紧固件103固定在导线106上，所述振动传感器固定在紧固件103上，所述滚轮105与导线106相接触，通过滚轮105感知导线106在微风作用下所产生的振动，应变片104直接测量在该点处导线106所产生的动弯应变值，振动传感器102直接测量在该点处导线106所产生的震动幅值。但是，该测量单元存在以下的缺陷:其属于有损测量，即应变片存在疲劳寿命的问题，应变片测量精度低易受安装工艺和工作温度的影响，并且只能测量单一方向的振动量测量结果不精确。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种输电线动弯应变量测量系统及方法，以改善现有动弯应变量测量为有损测量且测量精度不高的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。
[0007]进一步地，上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器，所述第二两轴加速度传感器采集所述线夹处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器将所述第一两轴加速度及第二两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理，得到距所述线夹预定距离处相对于所述线夹处的相对动弯应变量。通过对所述线夹与距线夹与距线夹预设距离处的振动加速度进行测量和处理可以精确测量出距线夹预设距离处相对于线夹处的动弯应变量的相对值。因线夹处存在振动，精确测量出距线夹预设距离处相对于线夹处的动弯应变量的相对值更能体现出导线的疲劳程度，所以其表征的动弯应变量的相对值更切合实际更精确。
[0008]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括存储器。其用于存储所述振动加速度、所述振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。在所述存储器存储上述数据防止因故障导致的上述数据丢失。
[0009]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括测量主机单元，所述第一测量单元还包括第一无线收发器，所述第二测量单元还包括第二无线收发器，所述测量主机单元包括第三无线收发器。测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据。测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，保证第一测量单元与第二测量单元测量数据的同步性，保证测量结果的准确性。同时，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据，保证数据的及时上传更新。
[0010]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括后台服务器单元，所述后台服务器单元接收并存储所述测量主机单元通过第三无线收发器发送的数据，上述数据是指动弯应变量或相对动弯应变量。后台服务器单元接收到上述数据供工作人员查看，方便工作人员及时了解待测导线的疲劳状况，以便工作人员及时检修。
[0011]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括:傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl(n)为gzl (η)对应的频域幅值。矢量合并模块，用于对Ayl (η)与Azl (η)进行矢量合并，得到振动幅值Α(η)。动弯应变值计算模块，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。
[0012]经过对单一测量处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值也更加精确。
[0013]进一步地，上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述的预定距离为89mm。所述进行数据处理的处理器包括:傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)及所述第二两轴加速度传感器采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gy2 (η)与Z轴上的振动加速度数据gz2 (η)分别进行傅里叶变换得到频域的幅值Ayl (n) ,Azl (η)，Ay2 (η)，Αζ2 (η)。其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值Ay2(n)为gy2 (η)对应的频域幅值，Αζ2 (η)为gz2(n)对应的频域幅值。矢量合并模块，用于将 Ayl (η)减 Ay2 (η)得到 Ay (η)，Azl (η)减 Αζ2 (η)得到 Az (η)，Ay (η)与 Az (η)进行矢量合并，得到振动幅值A(η)。动弯应变值计算模块，根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到相对动弯应变值D。其中，胃11?_0表示为待测导线直径。经过对线夹与距线夹预设距离处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的动弯应变值相对于在单一位置处测量计算的动弯应变值更加精确。
[0014]相对于现有技术，本发明中上述一种输电线动弯应变量测量系统包括以下有益效果:本发明提供一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。而采用两轴速度传感器替代现有技术中利用应变片的测量，不仅可以避免有损测量的不精确的问题，而且利用两轴速度传感器进行两个方向的振动加速度测量，计算出的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值更加精确。
[0015]为解决上述技术问题，本发明还提供一种输电线动弯应变量测量方法。该输电线动弯应变量测 量方法用于输电线动弯应变量测量系统，所述系统包括固定在待测导线上的线夹、第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器。采集步骤，所述第一两轴加速度传感器采集位于距线夹预设距离处Y轴与Z轴上的加速度gyl (n)、gzl (η)。数据处理步骤，所述处理器将采集到的加速度gyl (n)、gzl (η)进行数据处理得到距所述线夹预设距离处的动弯应变量。
[0016]进一步地，上述输电线动弯应变量测量方法中所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器。所述采集步骤中，所述第二两轴加速度传感器还与所述第一两轴加速度传感器同步采集线夹处Y轴与Z轴上的加速度gy2 (n)、gz2(n)。所述数据处理步骤中，所述处理器还将采集到线夹与距线夹预设距离处的数据处理得到距线夹预设距离处相对于线夹处的相对动弯应变量。
[0017]进一步地，上述输电线动弯应变量测量方法。所述同步采集的采集频率满足奈奎斯特采样定律。满足奈奎斯特采样定律的采样频率能完整保留原始信号信息，防止采样信息失真。
【附图说明】
[0018]为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是现有技术中导线微风振动测量装置的机构示意图；
[0020]图2是本发明提供的导线微风振动测量系统测量位置关系示意图；
[0021]图3是本发明提供的导线微风振动测量系统第一实施方式的结构框图；
[0022]图4是本发明提供的导线微风振动测量系统第二实施方式的结构框图；
[0023]图5是本发明提供的导线微风振动测量系统第三实施方式的结构框图；
[0024]图6是本发明提供的导线微风振动测量系统第四实施方式的结构框图；
[0025]图7是本发明提供的导线微风振动测量系统第五实施方式的结构框图；
[0026]图8是本发明中处理器的模块图；
[0027]图9是本发明提供的导线微风振动测量系统第六实施方式的结构框图；
[0028]图10是本发明提供的导线微风振动测量方式的流程图。
[0029]其中，附图标记汇总如下:
[0030]线夹201 ;待测导线202 ;待测位置203 ;输电线动弯应变量测量系统300 ;第一测量单元310 ;第一两轴加速度传感器312 ;第一处理器314 ;第一存储器316 ;第一无线收发器318 ;第二测量单元320 ;第二两轴加速度传感器322 ;第二处理器324 ;第二存储器326 ；第二无线收发器328 ;处理器330 ;傅里叶变换模块332 ;矢量合并模块334 ;动弯应变值计算模块336 ;测量主机单元340 ;第三处理器344 ;第三存储器346 ;第三无线收发器348 ;存储器350 ;后台服务单元360。
【具体实施方式】
[0031]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0032]参照图2，线夹201位于待测导线202的一侧上，距线夹201距离为Xa处为待测位置203。建立一个三维空间坐标系，其中以待测导线202的延伸方向为X轴。在本发明中所涉及的X/Y/Z轴方向均是由上述三维空间坐标系确定的方向。微风振动的振动参量可分为沿Y轴方向的振动参量与沿Z轴方向的振动参量。具体地，在本发明中上述振动参量主要指振动加速度。
[0033]参照图2及图3，本发明实施例提供的输电线动弯应变量测量系统300，包括固定在待测导线202上的线夹201。于本发明实施例中，所述输电线动弯应变量测量系统300还包括第一测量单元310及处理器330。所述第一测量单元310设置于距所述线夹预定距离Xa处，所述第一测量单元310包括第一两轴加速度传感器312，所述第一两轴加速度传感器312采集距所述线夹201为预定距离Xa处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器330将所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹201预定距离Xa处的动弯应变量。
[0034]采用两轴速度传感器替代现有技术中利用应变片的测量，不仅可以避免有损测量的不精确的问题，而且利用两轴速度传感器进行两个方向的振动加速度测量，计算出的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值更加精确。
[0035]结合图2及图4，本发明实施例提供的输电线动弯应变量测量系统300进一步还可以包括第二测量单元320。所述的第二测量单元320设置于所述线夹201处，所述第二测量单元320包括第二两轴加速度传感器322。所述第二两轴加速度传感器322采集所述线夹201处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器330将所述第一两轴加速度传感器312及第二两轴加速度传感器322采集的加速度进行数据处理，得到距所述线夹201预定距离Xa处相对于所述线夹201处的相对动弯应变量。
[0036]通过对所述线夹201与距线夹201预设距离Xa处的振动加速度进行测量和处理可以精确测量出距线夹201预设距离Xa处相对于线夹201处的动弯应变量的相对值。因线夹201处存在振动，精确测量出距线夹201预设距离Xa处相对于线夹201处的动弯应变量的相对值更能体现出导线的疲劳程度，所以其表征的动弯应变量的相对值更切合实际更精确。
[0037]参照图5，本发明实施例提供的所述输电线动弯应变量测量系统300还可以包括存储器350。其用于存储所述第一测量单元310及第二测量单元320采集的振动加速度、经过处理器330数据处理后振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变值。所述存储器350可以全部或者部分设置于所述输电线动弯应变量测量系统300中的其它组成部分中。结合图5及图9为一【具体实施方式】中存储器350包括:第一存储器316、第二存储器326及第三存储器346。所述第一存储器316设置于所述第一测量单元310，所述第二存储器326设置于所述第二测量单元320，所述第三存储器346设置于所述测量主机单元340。
[0038]存储器350能循环存储30天以上的数据信息，可有效防止因通讯链路出现故障时数据丢失。
[0039]同时参照图6及图9。本发明实施例提供的所述输电线动弯应变量测量系统300还可以包括测量主机单元340，所述第一测量单元310还包括第一无线收发器318，所述第二测量单元320还包括第二无线收发器328，所述测量主机单元340包括第三无线收发器348。测量主机单元340以一定的时间间隔通过第三无线收发器348同时与所述第一测量单元310的第一无线收发器318及所述第二测量单元320的第二无线收发器328通信发送采集数据命令，所述测量主机单元340通过第三无线收发器348与所述第一测量单元310的第一无线收发器318及所述第二测量单元320的第二无线收发器328通信接收来自第一测量单元310及第二测量单元320的数据。如此，实现测量主机单元340对第一测量单元310及第二测量单元320的采集数据命令的发送，同时第一测量单元310及第二测量单元320也向测量主机单元发送振动加速度、振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。
[0040]测量主机单元340以一定的时间间隔通过第三无线收发器348同时与所述第一测量单元310的第一无线收发器318及所述第二测量单元320的第二无线收发器328通信发送采集数据命令，保证第一测量单元310与第二测量单元320测量数据的同步性，保证测量结果的准确性。
[0041]参照图7，本发明实施例提供的所述输电线动弯应变量测量系统300进一步可以包括后台服务单元360，所后台服务单元360接收并存储所述测量主机单元340通过第三无线收发器348发送的动弯应变量或相对动弯应变量。
[0042]后台服务单元360接收到动弯应变量或相对动弯应变量供工作人员查看，方便工作人员及时了解待测导线的疲劳状况，以便工作人员及时检修。
[0043 ]上述所述输电线动弯应变量测量系统300，所述的预定距离Xa优选的为89mm，参照图8所述进行数据处理的处理器330具体可以包括:傅里叶变换模块332、矢量合并模块334及动弯应变值计算模块336。所述傅里叶变换模块332用于对所述第一两轴加速度传感器312采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值。
[0044]所述矢量合并模块334，用于对Ayl (η)与Azl (η)进行矢量合并，得到振动幅值A (η) ο
[0045]所述动弯应变值计算模块336，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A (η)得到动弯应变值D，其中，评11?_0表示为待测导线202直径。
[0046]经过对单一测量处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值也更加精确。所述傅里叶变换模块332采用的傅里叶变换优选为快速傅里叶变换，快速傅里叶变法是一种有效的加速度、速度、位移的相互转换方法，它克服了微积分电路的弊端可以在较宽的频率范围内进行复合信号的转换。得到精度更高的转换结果。
[0047]所述处理器330可以是全部集成于一个硬件中，其组成的各个模块也可以单独物理存在，参照图9，处理器330可以包括:第一处理器314、第二处理器324及第三处理器344。所述第一处理器314设置于所述第一测量单元310，所述第二处理器324设置于所述第二测量单元320，所述第三处理器344设置于所述测量主机单元340。
[0048]当所述傅里叶变换模块332设置于所述第一处理器314及所述第二处理器324，所述矢量合并模块334和所述动弯应变值计算模块336设置于第三处理器344时。所述的第一处理器314对所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度gyl (n)，gzl (η)进行傅里叶变换得到振动加速度对应频域的幅值Ayl (n) ,Azl (η)。所述的第二处理器324对所述第二两轴加速度传感器322采集的振动加速度gy2 (η)，gz2 (η)进行傅里叶变换得到振动加速度对应频域的幅值Ay2 (η)，Αζ2 (η)。所述第一存储器316存储幅值Ayl (n)，Azl (η)，所述第二存储器存储幅值Ay2 (η)，Αζ2 (η)。所述第一无线收发器318将幅值Ayl (n)，Azl (η)传送给测量主机单元340，所述第二无线收发器328将幅值Ay2 (η)，Αζ2(η)传送给测量主机单元340。所述测量主机单元340利用所述第三处理器344对数据进行处理，具体地，所述第三处理器344利用所述矢量合并模块334将Ayl (η)与Ay2 (η)作差得到Ay (η)，将Azl (η)与Αζ2(η)作差得到Az (η)，将Ay (η)与Az (η)合并得到振动幅值A(η)。所述第三处理器344利用所述动弯应变值计算模块336将振动幅值A (η)带入公式D = 356*WIRE_D*A (η)得到距所述线夹预定距离89mm处相对于所述线夹处的相对动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线202的直径。第三存储器346存储相对动弯应变值D。
[0049]当所述傅里叶变换模块332、矢量合并模块334及动弯应变值计算模块336均设置于所述第一处理器314及第二处理器324中时。第一处理器314对所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度gyl(n)，gzl (η)进行傅里叶变换得到振动加速度对应频域的幅值Ayl (n)，Azl (η)。将Ayl (n)，Azl (η)矢量合并得到振动幅值Al (η)。利用公式D =356*WIRE_D*A(n)得到所述第一测量单元310所处位置处的动弯应变值D1，其中，WIRE_D表示为待测导线202的直径。同理，所述第二处理器324计算出线夹201处的动弯应变值D2。所述第一存储器316存储动弯应变值D1，所述第二存储器326存储动弯应变值D2。所述测量主机单元340中的第三处理器将Dl减去D2即得到待测导线202距线夹89mm处相对于线夹201处的相对动弯应变值D，第三存储器存储相对动弯应变值D。
[0050]当所述处理器330全部设置于所述第三处理器344时。所述第一存储器316存储所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度gyl (n)，gzl (η)。所述第二存储器326存储所述第二两轴加速度传感器322采集的振动加速度gy2 (η)，gz2 (η)。所述第一测量单元310及所述第二测量单元将上述振动加速度传送给所述测量主机单元340。第三处理器344经过数据处理得到待测导线202距线夹89mm处相对于线夹201处的相对动弯应变值D，第三存储器存储相对动弯应变值D。
[0051]参照图10，本发明实施例还提供一种输电线动弯应变量测量方法。
[0052]所述输电线动弯应变量测量方法用于输电线动弯应变量测量系统300，所述输电线动弯应变量测量系统300包括固定在待测导线202上的线夹201、第一测量单元310及处理器330，所述第一测量单元310设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元310包括第一两轴加速度传感器312。
[0053]采集步骤S601，所述第一两轴加速度传感器312采集位于距线夹201预设距离处位置Xa处Y轴与Z轴上的加速度gyl (n)、gzl (η)。
[0054]数据处理步骤S602，所述处理器330将采集到的加速度gyl (n)、gzl (η)进行数据处理得到距所述线夹201预设距离Xa处的动弯应变量。
[0055]进一步地，上述输电线动弯应变量测量方法，所述输电线动弯应变量测量系统300还包括第二测量单元320，所述的第二测量单元320设置于所述线夹201处，所述第二测量单元320包括第二两轴加速度传感器322。
[0056]所述采集步骤S601中，所述第二两轴加速度传感器322还与所述第一两轴加速度传感器312同步采集线夹201处Y轴与Z轴上的加速度gy2 (η)、gz2 (η)。
[0057]所述数据处理步骤S602中，所述处理器330还将采集到线夹201与距线夹预设距离Xa处的数据进行处理得到距线夹预设距离Xa处相对于线夹201处的相对动弯应变量。
[0058]进一步地，所述输电线动弯应变量测量方法，采集频率满足奈奎斯特采样定律。满足奈奎斯特采样定律的采样频率能完整保留原始信号信息。
[0059]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0060]另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0061]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0062]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可 以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0063]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0064]所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0065]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0066]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
【主权项】
1.一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。2.如权利要求1所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器，所述第二两轴加速度传感器采集所述线夹处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度及第二两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理，得到距所述线夹预定距离处相对于所述线夹处的相对动弯应变量。3.如权利要求2所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括存储器，用于存储所述振动加速度、所述振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。4.如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括测量主机单元，所述第一测量单元还包括第一无线收发器，所述第二测量单元还包括第二无线收发器，所述测量主机单元包括第三无线收发器，测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据。5.如权利要求4所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括后台服务器单元，所述后台服务器单元接收并存储所述测量主机单元通过第三无线收发器发送的数据。6.如权利要求1所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括: 傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值； 矢量合并模块，用于对Ayl (η)与Azl(n)进行矢量合并，得到振动幅值A (η); 动弯应变值计算模块，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。7.如权利要求2所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括: 傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)及所述第二两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gy2 (η)与Z轴上的振动加速度数据gz2 (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)，Azl (η)，Ay2 (η)，Αζ2 (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值Ay2 (n)为gy2 (η)对应的频域幅值，Αζ2 (η)为gz2(n)对应的频域幅值； 矢量合并模块，用于将Ayl (η)减Ay2 (η)得到Ay (η)，Azl (η)减Αζ2 (η)得到Az (η)，Ay (η)与Az (η)进行矢量合并，得到振动幅值A (η)； 动弯应变值计算模块，根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到距所述线夹预定距离89mm处相对于所述线夹处的相对动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。8.一种输电线动弯应变量测量方法，其特征在于，用于输电线动弯应变量测量系统，所述系统包括固定在待测导线上的线夹、第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器: 采集步骤，所述第一两轴加速度传感器采集位于距线夹预设距离处位置处Y轴与Z轴上的加速度gyl (n)、gzl (η)； 数据处理步骤，所述处理器将采集到的加速度gyl (n)、gzl (η)进行数据处理得到距所述线夹预设距离处的动弯应变量。9.如权利要求8所述的输电线动弯应变量测量方法，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器， 所述采集步骤中，所述第二两轴加速度传感器还与所述第一两轴加速度传感器同步采集线夹处Y轴与Z轴上的加速度gy2 (η)、gz2 (η)； 所述数据处理步骤中，所述处理器还将采集到线夹与距线夹预设距离处的数据处理得到距线夹预设距离处相对于线夹处的相对动弯应变量。10.如权利要求9所述的输电线动弯应变量测量方法，其特征在于:所述同步采集的采集频率满足奈奎斯特采样定律。
【专利摘要】本发明提供了输电线动弯应变量测量系统，涉及动弯应变测量领域。该输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。本发明相对现有技术可以提高动弯应变量的测量精度。同时本发明还提供一种输电线动弯应变量测量的方法。
【IPC分类】G01B17/04, G08C17/02
【公开号】CN104897089
【申请号】CN201510338500
【发明人】蒋娇娇, 宋昌林, 赵洪霄
【申请人】四川汇源光通信有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及动弯应变测量领域，具体而言，涉及一种输电线动弯应变量测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]在远距离输电系统中，架空输电线路是其重要的组成部分，在输电系统运行中具有重要的地位。输电线路由于长期处于野外露天环境下，很容易受到诸如风、雨、冰霜、雷电等自然条件的影响而导致意外事故发生。在这些自然条件中以风振引发的事故最多。在风的作用下输电线路时刻处于振动状态，根据频率和振幅的不同，上述的输电线路振动大致可以分为三种:高频微幅的微风振动、中频中幅的次档距振动和低频大振幅的舞动。在上述振动中，输电线路微风振动发生最为频繁，且架空输电线路上经常发生超过允许幅值的微风振动，往往会导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断骨，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳磨损等，其中，导线的疲劳断股是架空输电线路中发生最为普遍的问题，严重时需要将输电线路重新更换。
[0003]针对导线在微风振动中疲劳断股的现象，业界普遍采用应变力来计算导线的形变量，进而计算出导线振动频率、导线振动幅度等特征量数据。该导线微风振动测量单元的结构如图1所示，包括线夹101、振动传感器102、紧固件103、应变片104和滚轮105，所述线夹101和紧固件103固定在导线106上，所述振动传感器固定在紧固件103上，所述滚轮105与导线106相接触，通过滚轮105感知导线106在微风作用下所产生的振动，应变片104直接测量在该点处导线106所产生的动弯应变值，振动传感器102直接测量在该点处导线106所产生的震动幅值。但是，该测量单元存在以下的缺陷:其属于有损测量，即应变片存在疲劳寿命的问题，应变片测量精度低易受安装工艺和工作温度的影响，并且只能测量单一方向的振动量测量结果不精确。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种输电线动弯应变量测量系统及方法，以改善现有动弯应变量测量为有损测量且测量精度不高的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。
[0007]进一步地，上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器，所述第二两轴加速度传感器采集所述线夹处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器将所述第一两轴加速度及第二两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理，得到距所述线夹预定距离处相对于所述线夹处的相对动弯应变量。通过对所述线夹与距线夹与距线夹预设距离处的振动加速度进行测量和处理可以精确测量出距线夹预设距离处相对于线夹处的动弯应变量的相对值。因线夹处存在振动，精确测量出距线夹预设距离处相对于线夹处的动弯应变量的相对值更能体现出导线的疲劳程度，所以其表征的动弯应变量的相对值更切合实际更精确。
[0008]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括存储器。其用于存储所述振动加速度、所述振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。在所述存储器存储上述数据防止因故障导致的上述数据丢失。
[0009]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括测量主机单元，所述第一测量单元还包括第一无线收发器，所述第二测量单元还包括第二无线收发器，所述测量主机单元包括第三无线收发器。测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据。测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，保证第一测量单元与第二测量单元测量数据的同步性，保证测量结果的准确性。同时，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据，保证数据的及时上传更新。
[0010]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述输电线动弯应变量测量系统还包括后台服务器单元，所述后台服务器单元接收并存储所述测量主机单元通过第三无线收发器发送的数据，上述数据是指动弯应变量或相对动弯应变量。后台服务器单元接收到上述数据供工作人员查看，方便工作人员及时了解待测导线的疲劳状况，以便工作人员及时检修。
[0011]上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括:傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl(n)为gzl (η)对应的频域幅值。矢量合并模块，用于对Ayl (η)与Azl (η)进行矢量合并，得到振动幅值Α(η)。动弯应变值计算模块，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。
[0012]经过对单一测量处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值也更加精确。
[0013]进一步地，上述所述输电线动弯应变量测量系统，所述的预定距离为89mm。所述进行数据处理的处理器包括:傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)及所述第二两轴加速度传感器采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gy2 (η)与Z轴上的振动加速度数据gz2 (η)分别进行傅里叶变换得到频域的幅值Ayl (n) ,Azl (η)，Ay2 (η)，Αζ2 (η)。其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值Ay2(n)为gy2 (η)对应的频域幅值，Αζ2 (η)为gz2(n)对应的频域幅值。矢量合并模块，用于将 Ayl (η)减 Ay2 (η)得到 Ay (η)，Azl (η)减 Αζ2 (η)得到 Az (η)，Ay (η)与 Az (η)进行矢量合并，得到振动幅值A(η)。动弯应变值计算模块，根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到相对动弯应变值D。其中，胃11?_0表示为待测导线直径。经过对线夹与距线夹预设距离处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的动弯应变值相对于在单一位置处测量计算的动弯应变值更加精确。
[0014]相对于现有技术，本发明中上述一种输电线动弯应变量测量系统包括以下有益效果:本发明提供一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。而采用两轴速度传感器替代现有技术中利用应变片的测量，不仅可以避免有损测量的不精确的问题，而且利用两轴速度传感器进行两个方向的振动加速度测量，计算出的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值更加精确。
[0015]为解决上述技术问题，本发明还提供一种输电线动弯应变量测量方法。该输电线动弯应变量测 量方法用于输电线动弯应变量测量系统，所述系统包括固定在待测导线上的线夹、第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器。采集步骤，所述第一两轴加速度传感器采集位于距线夹预设距离处Y轴与Z轴上的加速度gyl (n)、gzl (η)。数据处理步骤，所述处理器将采集到的加速度gyl (n)、gzl (η)进行数据处理得到距所述线夹预设距离处的动弯应变量。
[0016]进一步地，上述输电线动弯应变量测量方法中所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器。所述采集步骤中，所述第二两轴加速度传感器还与所述第一两轴加速度传感器同步采集线夹处Y轴与Z轴上的加速度gy2 (n)、gz2(n)。所述数据处理步骤中，所述处理器还将采集到线夹与距线夹预设距离处的数据处理得到距线夹预设距离处相对于线夹处的相对动弯应变量。
[0017]进一步地，上述输电线动弯应变量测量方法。所述同步采集的采集频率满足奈奎斯特采样定律。满足奈奎斯特采样定律的采样频率能完整保留原始信号信息，防止采样信息失真。
【附图说明】
[0018]为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是现有技术中导线微风振动测量装置的机构示意图；
[0020]图2是本发明提供的导线微风振动测量系统测量位置关系示意图；
[0021]图3是本发明提供的导线微风振动测量系统第一实施方式的结构框图；
[0022]图4是本发明提供的导线微风振动测量系统第二实施方式的结构框图；
[0023]图5是本发明提供的导线微风振动测量系统第三实施方式的结构框图；
[0024]图6是本发明提供的导线微风振动测量系统第四实施方式的结构框图；
[0025]图7是本发明提供的导线微风振动测量系统第五实施方式的结构框图；
[0026]图8是本发明中处理器的模块图；
[0027]图9是本发明提供的导线微风振动测量系统第六实施方式的结构框图；
[0028]图10是本发明提供的导线微风振动测量方式的流程图。
[0029]其中，附图标记汇总如下:
[0030]线夹201 ;待测导线202 ;待测位置203 ;输电线动弯应变量测量系统300 ;第一测量单元310 ;第一两轴加速度传感器312 ;第一处理器314 ;第一存储器316 ;第一无线收发器318 ;第二测量单元320 ;第二两轴加速度传感器322 ;第二处理器324 ;第二存储器326 ；第二无线收发器328 ;处理器330 ;傅里叶变换模块332 ;矢量合并模块334 ;动弯应变值计算模块336 ;测量主机单元340 ;第三处理器344 ;第三存储器346 ;第三无线收发器348 ;存储器350 ;后台服务单元360。
【具体实施方式】
[0031]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0032]参照图2，线夹201位于待测导线202的一侧上，距线夹201距离为Xa处为待测位置203。建立一个三维空间坐标系，其中以待测导线202的延伸方向为X轴。在本发明中所涉及的X/Y/Z轴方向均是由上述三维空间坐标系确定的方向。微风振动的振动参量可分为沿Y轴方向的振动参量与沿Z轴方向的振动参量。具体地，在本发明中上述振动参量主要指振动加速度。
[0033]参照图2及图3，本发明实施例提供的输电线动弯应变量测量系统300，包括固定在待测导线202上的线夹201。于本发明实施例中，所述输电线动弯应变量测量系统300还包括第一测量单元310及处理器330。所述第一测量单元310设置于距所述线夹预定距离Xa处，所述第一测量单元310包括第一两轴加速度传感器312，所述第一两轴加速度传感器312采集距所述线夹201为预定距离Xa处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器330将所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹201预定距离Xa处的动弯应变量。
[0034]采用两轴速度传感器替代现有技术中利用应变片的测量，不仅可以避免有损测量的不精确的问题，而且利用两轴速度传感器进行两个方向的振动加速度测量，计算出的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值更加精确。
[0035]结合图2及图4，本发明实施例提供的输电线动弯应变量测量系统300进一步还可以包括第二测量单元320。所述的第二测量单元320设置于所述线夹201处，所述第二测量单元320包括第二两轴加速度传感器322。所述第二两轴加速度传感器322采集所述线夹201处Y轴与Z轴方向上的振动加速度。所述处理器330将所述第一两轴加速度传感器312及第二两轴加速度传感器322采集的加速度进行数据处理，得到距所述线夹201预定距离Xa处相对于所述线夹201处的相对动弯应变量。
[0036]通过对所述线夹201与距线夹201预设距离Xa处的振动加速度进行测量和处理可以精确测量出距线夹201预设距离Xa处相对于线夹201处的动弯应变量的相对值。因线夹201处存在振动，精确测量出距线夹201预设距离Xa处相对于线夹201处的动弯应变量的相对值更能体现出导线的疲劳程度，所以其表征的动弯应变量的相对值更切合实际更精确。
[0037]参照图5，本发明实施例提供的所述输电线动弯应变量测量系统300还可以包括存储器350。其用于存储所述第一测量单元310及第二测量单元320采集的振动加速度、经过处理器330数据处理后振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变值。所述存储器350可以全部或者部分设置于所述输电线动弯应变量测量系统300中的其它组成部分中。结合图5及图9为一【具体实施方式】中存储器350包括:第一存储器316、第二存储器326及第三存储器346。所述第一存储器316设置于所述第一测量单元310，所述第二存储器326设置于所述第二测量单元320，所述第三存储器346设置于所述测量主机单元340。
[0038]存储器350能循环存储30天以上的数据信息，可有效防止因通讯链路出现故障时数据丢失。
[0039]同时参照图6及图9。本发明实施例提供的所述输电线动弯应变量测量系统300还可以包括测量主机单元340，所述第一测量单元310还包括第一无线收发器318，所述第二测量单元320还包括第二无线收发器328，所述测量主机单元340包括第三无线收发器348。测量主机单元340以一定的时间间隔通过第三无线收发器348同时与所述第一测量单元310的第一无线收发器318及所述第二测量单元320的第二无线收发器328通信发送采集数据命令，所述测量主机单元340通过第三无线收发器348与所述第一测量单元310的第一无线收发器318及所述第二测量单元320的第二无线收发器328通信接收来自第一测量单元310及第二测量单元320的数据。如此，实现测量主机单元340对第一测量单元310及第二测量单元320的采集数据命令的发送，同时第一测量单元310及第二测量单元320也向测量主机单元发送振动加速度、振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。
[0040]测量主机单元340以一定的时间间隔通过第三无线收发器348同时与所述第一测量单元310的第一无线收发器318及所述第二测量单元320的第二无线收发器328通信发送采集数据命令，保证第一测量单元310与第二测量单元320测量数据的同步性，保证测量结果的准确性。
[0041]参照图7，本发明实施例提供的所述输电线动弯应变量测量系统300进一步可以包括后台服务单元360，所后台服务单元360接收并存储所述测量主机单元340通过第三无线收发器348发送的动弯应变量或相对动弯应变量。
[0042]后台服务单元360接收到动弯应变量或相对动弯应变量供工作人员查看，方便工作人员及时了解待测导线的疲劳状况，以便工作人员及时检修。
[0043 ]上述所述输电线动弯应变量测量系统300，所述的预定距离Xa优选的为89mm，参照图8所述进行数据处理的处理器330具体可以包括:傅里叶变换模块332、矢量合并模块334及动弯应变值计算模块336。所述傅里叶变换模块332用于对所述第一两轴加速度传感器312采集距所述线夹为89mm处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值。
[0044]所述矢量合并模块334，用于对Ayl (η)与Azl (η)进行矢量合并，得到振动幅值A (η) ο
[0045]所述动弯应变值计算模块336，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A (η)得到动弯应变值D，其中，评11?_0表示为待测导线202直径。
[0046]经过对单一测量处两个方向上振动速度的测量，进行数据处理得到的振动幅度相对于现有技术中由单方向上直接测量振动幅度的方法更加精确，进而计算出的动弯应变值也更加精确。所述傅里叶变换模块332采用的傅里叶变换优选为快速傅里叶变换，快速傅里叶变法是一种有效的加速度、速度、位移的相互转换方法，它克服了微积分电路的弊端可以在较宽的频率范围内进行复合信号的转换。得到精度更高的转换结果。
[0047]所述处理器330可以是全部集成于一个硬件中，其组成的各个模块也可以单独物理存在，参照图9，处理器330可以包括:第一处理器314、第二处理器324及第三处理器344。所述第一处理器314设置于所述第一测量单元310，所述第二处理器324设置于所述第二测量单元320，所述第三处理器344设置于所述测量主机单元340。
[0048]当所述傅里叶变换模块332设置于所述第一处理器314及所述第二处理器324，所述矢量合并模块334和所述动弯应变值计算模块336设置于第三处理器344时。所述的第一处理器314对所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度gyl (n)，gzl (η)进行傅里叶变换得到振动加速度对应频域的幅值Ayl (n) ,Azl (η)。所述的第二处理器324对所述第二两轴加速度传感器322采集的振动加速度gy2 (η)，gz2 (η)进行傅里叶变换得到振动加速度对应频域的幅值Ay2 (η)，Αζ2 (η)。所述第一存储器316存储幅值Ayl (n)，Azl (η)，所述第二存储器存储幅值Ay2 (η)，Αζ2 (η)。所述第一无线收发器318将幅值Ayl (n)，Azl (η)传送给测量主机单元340，所述第二无线收发器328将幅值Ay2 (η)，Αζ2(η)传送给测量主机单元340。所述测量主机单元340利用所述第三处理器344对数据进行处理，具体地，所述第三处理器344利用所述矢量合并模块334将Ayl (η)与Ay2 (η)作差得到Ay (η)，将Azl (η)与Αζ2(η)作差得到Az (η)，将Ay (η)与Az (η)合并得到振动幅值A(η)。所述第三处理器344利用所述动弯应变值计算模块336将振动幅值A (η)带入公式D = 356*WIRE_D*A (η)得到距所述线夹预定距离89mm处相对于所述线夹处的相对动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线202的直径。第三存储器346存储相对动弯应变值D。
[0049]当所述傅里叶变换模块332、矢量合并模块334及动弯应变值计算模块336均设置于所述第一处理器314及第二处理器324中时。第一处理器314对所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度gyl(n)，gzl (η)进行傅里叶变换得到振动加速度对应频域的幅值Ayl (n)，Azl (η)。将Ayl (n)，Azl (η)矢量合并得到振动幅值Al (η)。利用公式D =356*WIRE_D*A(n)得到所述第一测量单元310所处位置处的动弯应变值D1，其中，WIRE_D表示为待测导线202的直径。同理，所述第二处理器324计算出线夹201处的动弯应变值D2。所述第一存储器316存储动弯应变值D1，所述第二存储器326存储动弯应变值D2。所述测量主机单元340中的第三处理器将Dl减去D2即得到待测导线202距线夹89mm处相对于线夹201处的相对动弯应变值D，第三存储器存储相对动弯应变值D。
[0050]当所述处理器330全部设置于所述第三处理器344时。所述第一存储器316存储所述第一两轴加速度传感器312采集的振动加速度gyl (n)，gzl (η)。所述第二存储器326存储所述第二两轴加速度传感器322采集的振动加速度gy2 (η)，gz2 (η)。所述第一测量单元310及所述第二测量单元将上述振动加速度传送给所述测量主机单元340。第三处理器344经过数据处理得到待测导线202距线夹89mm处相对于线夹201处的相对动弯应变值D，第三存储器存储相对动弯应变值D。
[0051]参照图10，本发明实施例还提供一种输电线动弯应变量测量方法。
[0052]所述输电线动弯应变量测量方法用于输电线动弯应变量测量系统300，所述输电线动弯应变量测量系统300包括固定在待测导线202上的线夹201、第一测量单元310及处理器330，所述第一测量单元310设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元310包括第一两轴加速度传感器312。
[0053]采集步骤S601，所述第一两轴加速度传感器312采集位于距线夹201预设距离处位置Xa处Y轴与Z轴上的加速度gyl (n)、gzl (η)。
[0054]数据处理步骤S602，所述处理器330将采集到的加速度gyl (n)、gzl (η)进行数据处理得到距所述线夹201预设距离Xa处的动弯应变量。
[0055]进一步地，上述输电线动弯应变量测量方法，所述输电线动弯应变量测量系统300还包括第二测量单元320，所述的第二测量单元320设置于所述线夹201处，所述第二测量单元320包括第二两轴加速度传感器322。
[0056]所述采集步骤S601中，所述第二两轴加速度传感器322还与所述第一两轴加速度传感器312同步采集线夹201处Y轴与Z轴上的加速度gy2 (η)、gz2 (η)。
[0057]所述数据处理步骤S602中，所述处理器330还将采集到线夹201与距线夹预设距离Xa处的数据进行处理得到距线夹预设距离Xa处相对于线夹201处的相对动弯应变量。
[0058]进一步地，所述输电线动弯应变量测量方法，采集频率满足奈奎斯特采样定律。满足奈奎斯特采样定律的采样频率能完整保留原始信号信息。
[0059]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0060]另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0061]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0062]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可 以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0063]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0064]所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0065]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0066]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
【主权项】
1.一种输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。2.如权利要求1所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器，所述第二两轴加速度传感器采集所述线夹处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度及第二两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理，得到距所述线夹预定距离处相对于所述线夹处的相对动弯应变量。3.如权利要求2所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括存储器，用于存储所述振动加速度、所述振动加速度对应的频域幅值、动弯应变量及相对动弯应变量。4.如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括测量主机单元，所述第一测量单元还包括第一无线收发器，所述第二测量单元还包括第二无线收发器，所述测量主机单元包括第三无线收发器，测量主机单元以一定的时间间隔通过第三无线收发器同时与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信发送采集数据命令，所述测量主机单元通过第三无线收发器与所述第一测量单元的第一无线收发器及所述第二测量单元的第二无线收发器通信接收来自第一测量单元及第二测量单元的数据。5.如权利要求4所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括后台服务器单元，所述后台服务器单元接收并存储所述测量主机单元通过第三无线收发器发送的数据。6.如权利要求1所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括: 傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)、Azl (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值； 矢量合并模块，用于对Ayl (η)与Azl(n)进行矢量合并，得到振动幅值A (η); 动弯应变值计算模块，用于根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。7.如权利要求2所述的输电线动弯应变量测量系统，其特征在于，所述的预定距离为89mm，所述进行数据处理的处理器包括: 傅里叶变换模块，用于对所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gyl (η)与Z轴上的振动加速度数据gzl (η)及所述第二两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴上的振动加速度数据gy2 (η)与Z轴上的振动加速度数据gz2 (η)分别进行傅里叶变换，得到频域的幅值Ayl (n)，Azl (η)，Ay2 (η)，Αζ2 (η)，其中，Ayl (η)为gyl (η)对应的频域幅值，Azl (η)为gzl (η)对应的频域幅值Ay2 (n)为gy2 (η)对应的频域幅值，Αζ2 (η)为gz2(n)对应的频域幅值； 矢量合并模块，用于将Ayl (η)减Ay2 (η)得到Ay (η)，Azl (η)减Αζ2 (η)得到Az (η)，Ay (η)与Az (η)进行矢量合并，得到振动幅值A (η)； 动弯应变值计算模块，根据公式D = 356*WIRE_D*A(n)得到距所述线夹预定距离89mm处相对于所述线夹处的相对动弯应变值D，其中，WIRE_D表示为待测导线直径。8.一种输电线动弯应变量测量方法，其特征在于，用于输电线动弯应变量测量系统，所述系统包括固定在待测导线上的线夹、第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器: 采集步骤，所述第一两轴加速度传感器采集位于距线夹预设距离处位置处Y轴与Z轴上的加速度gyl (n)、gzl (η)； 数据处理步骤，所述处理器将采集到的加速度gyl (n)、gzl (η)进行数据处理得到距所述线夹预设距离处的动弯应变量。9.如权利要求8所述的输电线动弯应变量测量方法，其特征在于:所述输电线动弯应变量测量系统还包括第二测量单元，所述的第二测量单元设置于所述线夹处，所述第二测量单元包括第二两轴加速度传感器， 所述采集步骤中，所述第二两轴加速度传感器还与所述第一两轴加速度传感器同步采集线夹处Y轴与Z轴上的加速度gy2 (η)、gz2 (η)； 所述数据处理步骤中，所述处理器还将采集到线夹与距线夹预设距离处的数据处理得到距线夹预设距离处相对于线夹处的相对动弯应变量。10.如权利要求9所述的输电线动弯应变量测量方法，其特征在于:所述同步采集的采集频率满足奈奎斯特采样定律。
【专利摘要】本发明提供了输电线动弯应变量测量系统，涉及动弯应变测量领域。该输电线动弯应变量测量系统，包括固定在待测导线上的线夹。所述输电线动弯应变量测量系统还包括第一测量单元及处理器，所述第一测量单元设置于距所述线夹预定距离处，所述第一测量单元包括第一两轴加速度传感器，所述第一两轴加速度传感器采集距所述线夹为预定距离处Y轴与Z轴方向上的振动加速度，所述处理器将所述第一两轴加速度传感器采集的振动加速度进行数据处理得到距所述线夹预定距离处的动弯应变量。本发明相对现有技术可以提高动弯应变量的测量精度。同时本发明还提供一种输电线动弯应变量测量的方法。
【IPC分类】G01B17/04, G08C17/02
【公开号】CN104897089
【申请号】CN201510338500
【发明人】蒋娇娇, 宋昌林, 赵洪霄
【申请人】四川汇源光通信有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月18日
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