本技術涉及輸電線路桿塔振動的測量技術領域，具體涉及一種確定桿塔振動模態(tài)的方法。

背景技術：

高壓輸電線路桿塔的振動是造成桿塔塔材老化損害的主要因素，關鍵部位金具的磨損或松動是造成線路故障的潛在原因。目前對該方面隱患的監(jiān)控手段主要為人工巡視線路并上塔檢查磨損和松動的情況，其工作量在線路常規(guī)運維工作占據(jù)較大的比重。一些新的監(jiān)測手段如振動傳感器（位移、加速度等）安裝到桿塔上，則可遠程監(jiān)測振動過程中桿塔特定部位的振動頻率和強度。

由于桿塔的振動受環(huán)境條件影響，不同時段所產(chǎn)生的振動模式各不相同，而每種振動模式下的危險部位或者振動強點也不相同，因此監(jiān)控其實際發(fā)生的振動模式是首要問題。目前的點式測量技術雖然可以通過對比頻率或者增加布點的方法獲得部分模式信息，然而均不實用，前者受困于桿塔振動頻率的復雜性，頻譜上多個頻率同時出現(xiàn)且模態(tài)頻率接近時，難以確定模態(tài)，后者則需要較多臺振動傳感器共同工作，且只能測量到與傳感器安裝位置相關的特定維度的模式振動。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種輸電線路桿塔振動模態(tài)測量方法，解決測量桿塔實際振動模態(tài)的技術困難,克服現(xiàn)有技術的不足。

本發(fā)明技術方案為：在桿塔上安裝分布式光纖傳感器，測量各時間段內(nèi)桿塔上各點的振動數(shù)據(jù)。將測量的振動空間分布按照矢量分解出各模態(tài)的振動強度。

其中的光纖傳感器分布式安裝在桿塔主材上，光纖外接振動傳感探測系統(tǒng)，對光纖進行時空分辨的探測取得任意時間內(nèi)光纖各段對應桿塔各位置的振幅。

其中的理論模態(tài)空間分布由數(shù)值模擬給出，并采取正交分解的方法將測量分布分解到理論模態(tài)上，獲得各模態(tài)的振動強度。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明解決了對現(xiàn)場環(huán)境下桿塔實際振動模式的探測方法問題，為桿塔維護檢修和改造提供關鍵指導數(shù)據(jù)。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的整體示意圖；

圖2是探測安裝結構示意圖；

圖3為模態(tài)算法示意圖。

圖中：1、桿塔，2、光纖傳感器，3、振動探測主機。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種桿塔振動模態(tài)測量的方法，其整體示意如圖1，包括桿塔上的光纖傳感器、探測主機、以及模態(tài)算法。傳感光纖通過某種方式固定到桿塔主材上，一端通過光纖跳線連接振動探測主機，測量數(shù)據(jù)進入模態(tài)算法處理輸出各模態(tài)及其強度。

傳感光纖可為電力常規(guī)的通信光纖，型號可選為標準的g652。探測主機可選為相位敏感的光時域反射儀，在相位探測的設置下，其可實現(xiàn)頻率與振幅的測量。探測主機通過向光纖內(nèi)發(fā)射特定的光脈沖，并接收不同時刻從不同位置返回的散射光脈沖實現(xiàn)空間分布的測量。采用小于桿塔主塔材尺度的空間探測分辨率與脈沖寬度即可保證實現(xiàn)對桿塔主材各處的空間分辨式測量，常規(guī)設置如：空間分辨率1m，脈寬10ns。

傳感光纖固定到桿塔塔材上的方式優(yōu)選為利用通信光纜或者其光單元作為結構載體，并通過金屬扣件剛接到塔材上，實現(xiàn)振動的有效傳遞。對于角鋼塔，固定到角鋼凹槽內(nèi)部，見圖2，如果是鋼管塔，則順鋼管內(nèi)部剛接，此兩種結構均不影響到桿塔的受風振動特征。由于桿塔振動主要影響桿塔的主材，傳感光纖可沿主材鋪設，輔材則可不進行探測。光纖的一端從塔腳引出，接入振動探測主機，光單元中多芯光纖可相互進行串接，一方面解決塔材分叉路徑的傳感，另一方面增強測量穩(wěn)定性并克服干涉衰落效應。

模態(tài)算法包含兩部分必須步驟和一個可選輔助過程，即：理論模態(tài)的產(chǎn)生過程、測量振動分布的分解過程、以及模式頻率驗證過程，見圖3。理論模態(tài)的產(chǎn)生可利用ansys工程軟件，輸入目標桿塔的結構參數(shù)建立數(shù)值模型，計算產(chǎn)生本桿塔的系列振動模態(tài)沿桿塔主材坐標的分布{vx}i。測量的振動數(shù)據(jù)轉換到同樣的坐標上，形成空間振幅分布{mx}，并以振動模態(tài)分布為基組按照標準的正交矢量分解法進行分解得到各模態(tài)的振動強度{a}i。輔助過程是由測量數(shù)據(jù)給出振動頻率分布，與上述分解得到各模態(tài)對應的理論振動頻率進行比對，確認模態(tài)識別的正確性，對振動頻率明顯不符合的模態(tài)，可予以進一步判斷或直接剔除，輔助過程為本算法的可選項。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種測量桿塔振動模態(tài)的方法，其包含測量方案以及模態(tài)算法，將光纖傳感器安裝到高壓輸電線路桿塔主材上，進行時空分辨的振動數(shù)據(jù)探測，以理論模態(tài)為基組通過矢量分解算法分解出各模態(tài)強度，可填補桿塔振動模式現(xiàn)場測量的技術空白，為桿塔的運行維護提供關鍵的數(shù)據(jù)。

技術研發(fā)人員：杜昊;呂乾勇;曾華榮;馬曉紅;黃歡;毛先胤;羅洪
受保護的技術使用者：貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院
技術研發(fā)日：2017.06.15
技術公布日：2017.10.27