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[摘 要] 主要研究输电线路微风振动在线监测技术，对微风振动的机理和危害进行了阐述，并对输电线路导线微风振动在线监测技术的系统结构进行了研究，着重介绍了微风振动测量前端和杆塔主机以及后台系统的结构和主要功能以及运行过程，并对后台系统的程序语言进行了研究，旨在为国家输电线路的安全运行提供帮助。
[关键词]微风振动 在线监测
中图分类号：TM781 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0240-01
经济发展导致用电量越来越大，电力企业承受着越来越大的压力，为了满足社会对供电更加严格的需求，电力自身也在谋求自身技术水平的进步，各种大容量、长距离架空线路逐渐投入使用，这些电路的安全运行和维护有着更大的难度，因为这些线路长时间处在风吹雨淋日晒和雷击环境中，长时间使用容易导致线路故障，造成大面积停电。在各种电力供应故障中微风振动造成的事故是最多的，需要采取具有针对性的措施进行防范。架空线路在长期振动下容易出现悬垂绝缘子破坏、防振锤移位等问题，严重者会导致塔材断裂甚至倒塌，严重威胁着正常的供电运行。解决这个问题目前较为先进的措施是在输电线路上安装微风振动检测装置采集微风的振动强度、振幅、频率等，收集这些参数通过网络传输到检测管理中心，利用网络技术达到实时监测的状态。
一、微风振动
输电线路在正常运行过程中会受到风的影响，导致导线长期处在振动的状态下，特别是长距离高压输电线路往往高度较大，风力较强，振动更加强烈。在输电线路的多种振动中发生最多的是高频微幅微风振动。微风振动是风速稳定在0.5-10m的微风吹拂下，在线路背风侧产生上下交替的卡门漩涡，造成上下交变的力的作用，输电线路在风力作用下发生垂直振动，导线振动频率在一定范围内稳定后期刘会受到导线振动的控制，风速发生变化后导线振动频率和漩涡频率维持稳定，造成导线在垂直平面内的谐振，形成上下有规律的振动，这种振动就是微风振动。微风振动频率一般在3-150Hz之间，双振幅最大值不超过输电线直径2倍。一般情况下振动能够持续几个小时甚至是数日，在不同程度动弯应力的作用下容易产生线路疲劳，对输电线的使用寿命造成严重影响。
二、在线监测系统设计
在线监测系统主要有几部分，包括微风振动前端检测设备、杆塔主机终端、后台管理系统和数据库服务器以及数据可视化系统等。具体结构形式参考图1。
1.微风振动检测设备。输电线上微风振动的测量主要通过导线动弯应变强度评价，线夹出口导线动弯应变的测量依靠距离夹头出口89mm弯曲振幅进行间接测量。
2.弯曲振幅主要通过伸缩位移传感器采集，根据相关换算公式计算转换成夹头处振动动弯应变，利用短距离射频技术传输数据至杆塔上状态监测装置主机。前端检测装置能够进行数据的合理性检查分析，对采集的数据进行一些预先处理，排除相关干扰，微风振动前端装置还能够进行原始数据量的计算，得出微风振动水平动弯应变数据。
3.杆塔终端。杆塔主机终端安装在杆塔上，杆塔和输电线测量前端之间有一定距离，需要通过短距离射频发射技术实现前端和主机之间的联通。一台杆塔主机能够负责接收多个前端的数据信号，凭借GPRS无线网络的高速度和广阔的空间覆盖面，以及较低的运营成本实现主机和管理中心之间的数据传输，管理中心通过后台管理系统进行分析处理和决策。
杆塔主机终端能够自行重启，通过这种方式解决硬件故障造成的死循环等问题，杆塔主机还能够根据管理中心指令进行数据采集频率更改和采集时间间隔调整，杆塔主机启动后会自动发送工作状态报告，保证主机和后台管理系统之间的连接，保证二者之间数据流传输的成功。
4.后台管理。后台管理系统主要负责的工作是在接受杆塔主机发送的数据之后对数据中的有效信息进行处理，需要处理的主要参数参考表1。
后台管理系统在对上述数据进行相关计算之后存入系统对应数据库，数据库推荐使用Oracle 数据库，同时利用WEB技术实现数据可视化，用户能够对数据库数据进行方便快捷的查找和使用。后台管理系统还能够对杆塔主机终端发送工作指令，对前端的工作状态进行控制，最终实现自动采集，保证能够第一时间掌握线路上的情况。后台管理系统也能够对前端的相关参数进行调整，保证采集数据的频率、时间间隔等都能够满足数据使用者的要求。
三、微风振动测量
悬垂线夹出口导线的受力状况较为复杂，受到静拉力、静拉力造成的上层股线对下层股线的压力、反复弯曲导致的各股线之间的切向力等的综合作用，同时导线的股间和层间的滑移现象也会产生切向力，在这些力的作用下滑移呈现非线性，对动弯应变影响也更加复杂。如果把导线视作是刚体，则中心线最外层股线边缘距离是导线半径，忽略线股之间摩擦，中心线到外层股线边缘距离可以取线股半径，这两种计算方式都会导致精度问题。为了减少误差，我们引入了系数K，用以纠正误差。
四、监测中心程序框架
1.监测中心的主要功能有：
（1）输电线路中心通讯。
（2）应用数据库的建立、维护和调取使用。
（3）在线监测和数据分析。
（4）故障分析和辅助决策。
（5）输电线路信息的发布。
2.数据通信。数据通信控制需要完成和监测基站之间的数据交流。要能够使监控中心能够接受到杆塔主机的测量数据，同时还要能够传输监控中心对杆塔主机的控制指令。
数据库系统。数据库系统的主要功能是存储线路的运行温度、风偏和微风振动等数据，借助数据库信息管理系统实现用户需要的各种服务功能，包括临时存储、期限保存、永久保存和数据存取等内容。数据库信息应该拥有包括用户、线路、杆塔主机和前端在内的完整档案，保证用户能够方便灵活的根据线路名称和参数分类等方式进行查找检索。
数据处理分析运算模型。
建立数据处理模型的主要目的是根据模式推算线路弧垂，同时对采集的检测数据进行分析和统计。
结束语：
微风线路微风振动在线监测系统的信息采集主要通过前端装置实现，前端和杆塔主机之间的数据传输通过射频技术实现，而主机和后台系统之间的数据通信主要通过GPRS无线信息传输系统完成。我们对传统的数据报表进行了改进，对数据的可靠性进行了重点改进，同时我们对数据库使用了WEB技术，使数据库能够可视化，供给用户进行访问，界面友好。输电线路导线微风振动在线技术能够实时监测线路的健康状况，为检修提供数据支持，还能够起到辅助决策的作用，进行深入的研究和广泛的应用能够对线路故障进行预警，能够有效减少经济损失。
参考文献
[1] 黄新波，陈荣贵，王孝敬，等.输电线路在线监测与故障诊断[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2] 郑玉琪.架空线路微风振动[M].北京：水利电力出版社，2012.
[3] 潘忠华.线夹出口处导线动弯应变值计算系数论析[J].电力建设，2013，14（10）：4-8.
[4] 黄新波，陶宝震，赵隆.采用无线信号传输的输电线路导线风偏在线监测系统设计[J].高电压技术.2011.
[关键词]微风振动 在线监测
中图分类号：TM781 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0240-01
经济发展导致用电量越来越大，电力企业承受着越来越大的压力，为了满足社会对供电更加严格的需求，电力自身也在谋求自身技术水平的进步，各种大容量、长距离架空线路逐渐投入使用，这些电路的安全运行和维护有着更大的难度，因为这些线路长时间处在风吹雨淋日晒和雷击环境中，长时间使用容易导致线路故障，造成大面积停电。在各种电力供应故障中微风振动造成的事故是最多的，需要采取具有针对性的措施进行防范。架空线路在长期振动下容易出现悬垂绝缘子破坏、防振锤移位等问题，严重者会导致塔材断裂甚至倒塌，严重威胁着正常的供电运行。解决这个问题目前较为先进的措施是在输电线路上安装微风振动检测装置采集微风的振动强度、振幅、频率等，收集这些参数通过网络传输到检测管理中心，利用网络技术达到实时监测的状态。
一、微风振动
输电线路在正常运行过程中会受到风的影响，导致导线长期处在振动的状态下，特别是长距离高压输电线路往往高度较大，风力较强，振动更加强烈。在输电线路的多种振动中发生最多的是高频微幅微风振动。微风振动是风速稳定在0.5-10m的微风吹拂下，在线路背风侧产生上下交替的卡门漩涡，造成上下交变的力的作用，输电线路在风力作用下发生垂直振动，导线振动频率在一定范围内稳定后期刘会受到导线振动的控制，风速发生变化后导线振动频率和漩涡频率维持稳定，造成导线在垂直平面内的谐振，形成上下有规律的振动，这种振动就是微风振动。微风振动频率一般在3-150Hz之间，双振幅最大值不超过输电线直径2倍。一般情况下振动能够持续几个小时甚至是数日，在不同程度动弯应力的作用下容易产生线路疲劳，对输电线的使用寿命造成严重影响。
二、在线监测系统设计
在线监测系统主要有几部分，包括微风振动前端检测设备、杆塔主机终端、后台管理系统和数据库服务器以及数据可视化系统等。具体结构形式参考图1。
1.微风振动检测设备。输电线上微风振动的测量主要通过导线动弯应变强度评价，线夹出口导线动弯应变的测量依靠距离夹头出口89mm弯曲振幅进行间接测量。
2.弯曲振幅主要通过伸缩位移传感器采集，根据相关换算公式计算转换成夹头处振动动弯应变，利用短距离射频技术传输数据至杆塔上状态监测装置主机。前端检测装置能够进行数据的合理性检查分析，对采集的数据进行一些预先处理，排除相关干扰，微风振动前端装置还能够进行原始数据量的计算，得出微风振动水平动弯应变数据。
3.杆塔终端。杆塔主机终端安装在杆塔上，杆塔和输电线测量前端之间有一定距离，需要通过短距离射频发射技术实现前端和主机之间的联通。一台杆塔主机能够负责接收多个前端的数据信号，凭借GPRS无线网络的高速度和广阔的空间覆盖面，以及较低的运营成本实现主机和管理中心之间的数据传输，管理中心通过后台管理系统进行分析处理和决策。
杆塔主机终端能够自行重启，通过这种方式解决硬件故障造成的死循环等问题，杆塔主机还能够根据管理中心指令进行数据采集频率更改和采集时间间隔调整，杆塔主机启动后会自动发送工作状态报告，保证主机和后台管理系统之间的连接，保证二者之间数据流传输的成功。
4.后台管理。后台管理系统主要负责的工作是在接受杆塔主机发送的数据之后对数据中的有效信息进行处理，需要处理的主要参数参考表1。
后台管理系统在对上述数据进行相关计算之后存入系统对应数据库，数据库推荐使用Oracle 数据库，同时利用WEB技术实现数据可视化，用户能够对数据库数据进行方便快捷的查找和使用。后台管理系统还能够对杆塔主机终端发送工作指令，对前端的工作状态进行控制，最终实现自动采集，保证能够第一时间掌握线路上的情况。后台管理系统也能够对前端的相关参数进行调整，保证采集数据的频率、时间间隔等都能够满足数据使用者的要求。
三、微风振动测量
悬垂线夹出口导线的受力状况较为复杂，受到静拉力、静拉力造成的上层股线对下层股线的压力、反复弯曲导致的各股线之间的切向力等的综合作用，同时导线的股间和层间的滑移现象也会产生切向力，在这些力的作用下滑移呈现非线性，对动弯应变影响也更加复杂。如果把导线视作是刚体，则中心线最外层股线边缘距离是导线半径，忽略线股之间摩擦，中心线到外层股线边缘距离可以取线股半径，这两种计算方式都会导致精度问题。为了减少误差，我们引入了系数K，用以纠正误差。
四、监测中心程序框架
1.监测中心的主要功能有：
（1）输电线路中心通讯。
（2）应用数据库的建立、维护和调取使用。
（3）在线监测和数据分析。
（4）故障分析和辅助决策。
（5）输电线路信息的发布。
2.数据通信。数据通信控制需要完成和监测基站之间的数据交流。要能够使监控中心能够接受到杆塔主机的测量数据，同时还要能够传输监控中心对杆塔主机的控制指令。
数据库系统。数据库系统的主要功能是存储线路的运行温度、风偏和微风振动等数据，借助数据库信息管理系统实现用户需要的各种服务功能，包括临时存储、期限保存、永久保存和数据存取等内容。数据库信息应该拥有包括用户、线路、杆塔主机和前端在内的完整档案，保证用户能够方便灵活的根据线路名称和参数分类等方式进行查找检索。
数据处理分析运算模型。
建立数据处理模型的主要目的是根据模式推算线路弧垂，同时对采集的检测数据进行分析和统计。
结束语：
微风线路微风振动在线监测系统的信息采集主要通过前端装置实现，前端和杆塔主机之间的数据传输通过射频技术实现，而主机和后台系统之间的数据通信主要通过GPRS无线信息传输系统完成。我们对传统的数据报表进行了改进，对数据的可靠性进行了重点改进，同时我们对数据库使用了WEB技术，使数据库能够可视化，供给用户进行访问，界面友好。输电线路导线微风振动在线技术能够实时监测线路的健康状况，为检修提供数据支持，还能够起到辅助决策的作用，进行深入的研究和广泛的应用能够对线路故障进行预警，能够有效减少经济损失。
参考文献
[1] 黄新波，陈荣贵，王孝敬，等.输电线路在线监测与故障诊断[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2] 郑玉琪.架空线路微风振动[M].北京：水利电力出版社，2012.
[3] 潘忠华.线夹出口处导线动弯应变值计算系数论析[J].电力建设，2013，14（10）：4-8.
[4] 黄新波，陶宝震，赵隆.采用无线信号传输的输电线路导线风偏在线监测系统设计[J].高电压技术.2011.