输电塔状态监测系统研究与设计

发布时间：2020-08-26 20:01

【摘要】：随着科学技术的飞速发展,状态监测被应用到很多领域,对其监测质量提出了更高的要求。在电网输电塔领域运用状态监测可以精确的获取电网输电塔的运行状态,不但可以获取人工巡检无法获取的故障信息,而且提高了预警的能力和效率。状态监测的使用有效加快了智能电网的发展,同时状态监测也可应用于大型桥梁和高楼建筑等其他特殊领域。故状态监测领域是值得深入研究的,它的发展和进步对大型建筑故障的预警具有深远意义。供电电源和前端信号采集模块是状态监测系统的主要部分,因此提高供电电源稳定性和前端信号采集模块的精度,是使得状态监测系统得到有效提升的关键部分。状态监测系统中采用PVDF压电传感器采集前端信号和供电电源采用电容分压取电,低压端采用反激变换电路多路输出。首先前端信号采集采用PVDF压电传感器,具有频响宽,动态范围大,力电转换灵敏度高,机械性能强度高,声阻抗易匹配等优点,采集到的信号传输给放大电路进行信号放大,信号放大电路采用三段级联的方式,其主要核心原件为CA3140和OP07运算放大器。该信号调理电路具有稳定性强、抗干扰能力强、信号处理具有实时性等突出特点,能够实现现实要求。其次取电低压电源部分采用反激变换电路,在反激变换电路中采用电流跟随PWM控制模式,运用双环路反馈控制系统,能够较好的控制电路输出。此控制系统最大的优点是:当电网电压和负载电流突变时,所采用的控制系统将能够以超快的速度进行跟随,以便到快速响应的目的。并在MATLAB中搭建电源系统仿真模型,通过仿真运行的波形和实验测试波形,验证供电系统方案的合理性。最后对系统的硬件电路和软件程序进行设计与说明。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM75;TM76
【图文】：

示意图,输电铁塔,组件,示意图

8图 2-1 输电铁塔组件示意图Fig. 2-1 Schematic diagram of transmission towers态监测方法电塔作为电力传输的桥梁，有着无比重要的作用，对于它的状态究。1）应力监测法方法是采用光纤光栅传感器作为前端的信号采集单元，当输电塔等多种载荷共同作用时，输电铁塔塔体承受的应力将发生改变，获取状态信号并转换为光信号，经过解调仪进行分解，最后通过监测点应力数值来判断输电铁塔运行情况[16]。

等效电路图,压电传感器,电荷放大器,等效电路图

对于这类传感器都有其通病就是所输出的响应信号较小，那进行放大，信号的放大将采用高输入阻抗的放大器，这种放其一使高输出阻抗转变成低输出阻抗；其二使输出的微电荷器被施加外力作用时，由于受到外力的作用使得电极上将会的线性关系：3/j jD = Q A = d τ3 j j 3j jQ = d τ= d F）中，jF 为在 J 方向所受的力，当传感器所受动态力时，即()()3QtdFtjj= 情况下，将电荷放大器连接于传感器的外部，其等效电路如

曲线,输电塔,钢架

图 2-3 健康输电塔钢架模型的振幅曲线Fig. 2-3 Amplitude curve of steel frame model of healthy transmission to 2-3 可以很明显的看出，振幅曲线的幅值在频率为 80Hz 左右幅值在 0.028M 左右，同时高压输电塔钢架模型是完好的，标记的固有频率，并用 f1表示。输电塔钢架模型的振幅曲线使用扳手人为松动输电塔钢架模型上一个螺栓，代表高压输电，保持传感器采集信号位置不发生改变，以同样的方式敲击钢器获取响应信号，并经过处理后，得到幅频关系曲线如图 2-4

【参考文献】