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500kV大跨越输电塔振动在线监测与模态分析系统
摘要
本文介绍了一种基于振动在线监测技术的500kV大跨越输电塔振动在线监测与模态分析系统。该系统利用振动传感器和数据采集器对大跨越输电塔的振动进行在线监测，并利用模态分析方法对其结构模态进行分析，以进一步了解大跨越输电塔的结构特性，为其安全运行提供可靠的技术支撑。本文还对系统的工作原理、硬件和软件设计等进行了详细介绍，并通过实验验证了系统的可行性和有效性。
关键词：大跨越输电塔；振动在线监测；模态分析；数据采集器；振动传感器
Abstract
Thispaperintroducesavibrationonlinemonitoringandmodalanalysissystemfor500kVlong-spantransmissiontowersbasedonvibrationonlinemonitoringtechnology.Thesystemusesvibrationsensorsanddatacollectorstomonitorthevibrationoflong-spantransmissiontowersonline,andusesmodalanalysismethodstoanalyzeitsstructuralmode,inordertofurtherunderstandthestructuralcharacteristicsoflong-spantransmissiontowersandprovidereliabletechnicalsupportfortheirsafeoperation.Thispaperalsointroducestheworkingprinciple,hardwaredesign,andsoftwaredesignofthesystemindetail,andverifiesthefeasibilityandeffectivenessofthesystemthroughexperiments.
Keywords:long-spantransmissiontower;vibrationonlinemonitoring;modalanalysis;datacollector;vibrationsensor
一、引言
随着电力事业的不断发展和技术的不断进步，越来越多的高压线路采用大跨越输电塔进行架设，以满足高层次、大容量、远距离的输电要求。大跨越输电塔具有设计复杂、结构高度、自重大、风荷载大等特点，其安全运行对电网稳定和经济运行具有重要作用。然而，长期以来，随着大跨越输电塔数量的增多，安全问题也成为制约电力事业发展的重要因素之一。因此，研究大跨越输电塔的结构特性和振动特性，构建安全可靠的监测和预警系统，对保障电力事业的健康发展具有十分重要的意义。
传统的大跨越输电塔监测方法主要依靠视觉方法进行，但这种方法需要经验丰富的监测人员，一定的天气条件和适当的时间，因此存在效率低、准确性差等问题。随着计算机技术与网络技术的不断发展，结构健康监测原理和方法也得到了很大发展，实现了基于振动在线监测技术的大跨越输电塔的在线监测和分析。本文基于此，提出了一种500kV大跨越输电塔振动在线监测与模态分析系统，旨在构建一种可靠有效的大跨越输电塔监测和预警系统，以提高电力系统的安全性和稳定性。
二、系统设计
（一）系统硬件设计
振动在线监测与模态分析系统主要由终端采集设备和上位机软件两部分组成。
终端采集设备包括振动传感器、数据采集器和传输模块三个部分。其中，振动传感器负责测量大跨越输电塔的振动信号，将其转换为电信号，通过电缆传输给数据采集器；数据采集器接收振动信号，将其采集、处理、压缩、存储和传输，同时还包括时间戳、采集位置、温度、湿度等监测信息，通过3G通信模块将数据传输给上位机软件；传输模块主要用于数据传输的控制、处理和通信。终端采集设备的整体设计如图1所示。
（二）系统软件设计
500kV大跨越输电塔振动在线监测与模态分析系统的软件部分主要包括数据采集软件、数据处理和分析软件以及用户界面软件等三个模块。
数据采集软件用于设定采集参数、实时采集振动数据并将其传输到上位机；数据处理和分析软件主要包括滤波、傅里叶变换和自相关等算法，用于分析振动数据，并计算出大跨越输电塔的振动特性，同时还能进行模态分析，推导出大跨越输电塔的结构模态参数，为其安全运行提供技术支撑；用户界面软件可将分析结果呈现给用户，监测大跨越输电塔的结构状况，提供即时报警和故障诊断等功能。
三、系统应用实验
为了验证500kV大跨越输电塔振动在线监测与模态分析系统的可行性和有效性，我们对该系统进行了应用实验。
实验结果表明，该系统可实现对大跨越输电塔结构振动的在线监测和分析，并能准确地确定大跨越输