【精彩论文】考虑特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术

观点凝练

摘要：针对现有导线振动监测以秒平均振幅和秒平均频率衡量导线微风振动程度带来的误差，提出了一种考虑振动特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术。根据压电材料的正压电效应设计一种振动监测传感器，测量距悬垂线夹89 mm处的加速度时程曲线。以获得瞬时幅值和瞬时频率为目标，采用经验模态分解（empirical mode decomposition, EMD）结合相关性判断得到符合原始信号振动机制的特征模态函数（intrinsic mode function, IMF），经希尔伯特变换（hilbert transform, HT）提取瞬时参数，并利用瞬时幅值和瞬时频率计算导线对应动弯应力下各单元损伤参数，通过数值方法证明其有效性。经振动台试验对比分析，导线在有效损伤频段0~60 Hz内，该方法得出的各项疲劳损伤参数与计算值的吻合度均在86.77%以上，且主要疲劳损伤参数最大试验误差为8.02%，平均试验误差为0.92%，说明该方法可以作为振动导线疲劳寿命预警的有效依据。
结论：本文对加速度传感器测量距悬垂线夹89 mm的微风振动时程曲线处理，得出如下结论。

（1）通过经验模态分解可以有效解决多分量振动信号非线性非平稳特征问题，希尔伯特变换能够准确提取出导线振动信号中的瞬时参数，相比传统的等效幅值频率计算精度更高。

（2）对峰峰值法计算出的各单元主要疲劳参数n_i的正态分布模型分析后，在5~60 Hz范围内该振动响应受影响系数的耦合作用为92.1%，说明该频段振动参数可以反映其整体的振动损伤特性。

（3）经振动台试验分析发现，在5~60 Hz内各项振动参数与理论值吻合度较好，主要疲劳参数n_i的试验与数值分析的误差观测值最高为8.02%，平均误差为0.92%，统计误差在±10%以内的概率为98.4%。

（4）由于导线疲劳寿命的预估受众多实际环境影响，如风速、风向、温湿度等自然因素，计算结果必然存在偏差，因此还需要根据导线周围的长期工作环境进行误差系数校正等后续研究。

引文信息

赵隆, 郭玉龙, 郑天堂, 等. 考虑特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术[J]. 中国电力, 2021, 54(9): 34-44.ZHAO Long, GUO Yulong, ZHENG Tiantang, et al. Online monitoring and early warning technology for conductor aeolian vibration considering characteristic transient[J]. Electric Power, 2021, 54(9): 34-44.

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编辑：杨彪审核：方彤

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