摘要：近年来，输电线路微风振动与导线疲劳寿命问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了输电线路微风振动测量方法，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就微风振动监测终端设计问题展开了研究，阐述了个人对此的观点看法，借鉴参考。
关键词：输电线路；微风振动；导线；疲劳寿命
1 前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，输电线路微风振动与导线疲劳寿命分析的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对输电线路微风振动的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2 输电线路微风振动产生的危害
在输电线路实际运行过程中，为能够避免出现微风振动情况，往往会在线路上设置防振锤，然而，若防振锤安装失当，反而会导致出现相反效果。由于防振锤过多装设，必然会导致下线路上增加集中荷载，最终所造成结果就是在防振锤的夹头部位会有振动死点出现，引起断股情况出现。对于输电线路振动而言，其会导致绝缘子老化有所增加，这主要是因为，在线路出现振动的情况下，绝缘子及其所连接金具会共同发生振动，这种振动所导致结果往往就是金具零件出现松动，并且杆塔零件出现损坏，最终导致绝缘子出现老化。此外，由于杆塔基础稳固性比较差，其拉线受力不够均匀，导致杆塔、线路以及拉线系统形成弹性系统，在输电线路有振动发生时，其振动频率可能会接近杆塔振动自然频率，从而有共振现象形成。对于横担及吊拉杆而言，在受力情况下出现振动，不但会导致固定螺栓出现松动，并且还会使材料疲劳损伤程度有所增加，尤其是这些材料内容有问题出现时，很可能会导致折断事故出现，产生较大危害。
3 在线监测系统的作用
3.1 微风振动对输电线路的影响
输电线路导地线是电网的重要组成部分，输电线路的安全运行水平对电网的安全、稳定、可靠运行起到重要作用。架空输电线路经常发生超过允许幅值的微风振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，其中导线疲劳断股是架空输电线路普遍发生的问题，严重时需要对全线进行更换。目前几乎所有的高压输电线路都受到微风振动的影响，尤其在线路大跨越上，因具有档距大、悬挂点高和水域开阔等特点，风对导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重，一旦发生疲劳断股，将给电网安全运行带来严重危害。
3.2 在线检测系统的作用
系统通过在被监测线路杆塔上安装温度、湿度、风向、风速、雨量、大气压力等气象参数测量采集仪器.能实时将现场气象参数传回后方数据中心.供运行人员对影响微气象地区线路运行故障的自然环境因素进行分析.同时为微气象地区高压输电线路的设计和运行检修提供详细的第一手气象资料。该系统与专业气象站对高压输电线路微气象监测相比，具有气象资料更详细、更准确、更符合输电线路运行需求.监测更及时等特点。
该系统中导线振动监测仪和气象环境观测站将采集的微风振动、导线温度信号，以及风速、风向、气温、湿度等信号数据通过短距离无线传感器网络发送到线路监测基站，线路监测基站将收到的数据进行解析计算处理后通过移动通信网络传到当地监测中心，由当地监测中心站完成输电线路导地线微风振动、温度和气象环境参数的监测、分析及预警、显示、查询、信息发布、数据转发、打印等用户所需要的一系列功能。
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4 输电线路微风振动测量方法
在输电线路实际运行过程中，对于悬线夹口位置而言，其导线受力情况相对而言比较复杂，其受力主要包括静拉力以及由此而出现的下层股线受到上层股线所产生压力，另外，在出现风振的情况下而造成交变弯曲应力出现，同时对于不同股线间想接触部位而言，由于反复弯曲会造成有切向力产生。
对于输电线路导线而言，由于有层间及股间滑移情况存在，因而线股所受到动完应力相对而言也就有所减小。然而，由于导线滑移动受到各个方面因素影响，并且这些因素之间也会产生相互影响，最终会导致滑移表现出非线性特点，导致其对动弯应变所产生影响也比较复杂。在实际测量过程中，若不对导线滑移进行考虑，将其作为刚体对待，则对于中心线至最外层股线边缘之间的相关距离而言，其应当为导线半径，若对股线之间摩擦不进行考虑，则中心线至最外层股线边缘之间距离应当选择线股半径。在实际计算过程中，这两种情况均会导致一定偏差出现，要因而将系数k引入，在此基础上可对线路微风振动情况进行更加准确计算。
5 微风振动监测终端设计
5.1 系统结构设计
对微风振动监测终端而言，其主要作用就是监测夹头弯曲幅度，因而在系统中的主要设备就是悬臂梁式传感器。在传感器经过校准之后可在线夹上进行固定，另外一段与滚轮连接，该滚轮与导线之间接触十分严密，从而可使导线在发生振动情况下传感器也出现相应变化。导线上有圆柱状仪器外壳，该外壳由线夹进行支撑，其组成主要包括微处理器、电子电路以及电源与射频通信单元。射频天线在仪器外壳表面进行安装，从而可使仪器传输能力得以增加。
5.2 硬件电路设计
在监测终端中硬件电路属于十分重要的组成部分，其构成主要包括五个部分内容，即传感器与信号采集单元，还包括数据处理单元，此外还有电源模块与RF无线通信模块。对于该监测终端而言，在实际运行及工作过程中，在测量导线完全幅度方面所利用的主要就是悬臂梁式传感器。在监测终端系统中，传感器与导线两者间严密接触，在导线有弯曲情况出现时，在传感器中必可避免地会出现一定挠度变化，在利用自身应力的基础上，传感器可判断弯曲幅度，从而可将导线弯曲的实际幅度获得。对于悬臂梁式传感器而言，其技术参数主要包括内容如下：其幅度测量范围在0-3mm之间，其频率测量范围在0-160Hz之间，在实际工作中的温度范围为-40℃-85℃之间，在频率综合误差在5%之内，温度对于灵敏度影响在0.02%之内，并且对于零点影响在0.02%之内。
对于监测终端而言，由于其在导线上进行安装，选择电池供电方式，对于设备功耗具有一定要求，不可过大，在遵循这一指导原则的基础上，监测终端的中处理器为F1611单片机，并且利用负载开关对传感器以及射频芯片供电进行控制。在装置对相关处理数据进行采集过程中，将传感器电源打开，在发送数据时将射频芯片电源打开，在数据采集以及数据发送完成之后，则会转变为低功耗模式。通过实践应用及相关实际研究而言，在全速工作状态下，监测终端的总电流可达到15mA，在休眠状态下其总电流可达到0.2mA，这一低功耗要求相符，因而在实际应用过程中可得到比较理想的效果，能够较好对微风振动情况进行监测，为更好保证输电线路的较好运行奠定基础。
6 结语
综上所述，加强对输电线路微风振动与导线疲劳寿命问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的输电线路微风振动过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
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[3]黄新波，赵隆，舒佳，吉树亮，张亚维.输电线路导线微风振动在线监测技术[J].高电压技术.2016（21）：88-89.
论文作者:任长波,朱超,崔逾崇,张胜,孟小伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/7/2
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