为避免导线舞动扭转导致计算出的相对位移与实际运动偏差,设计了基于惯性传感器的导线舞动监测系统,对系统中的导线舞动无线监测传感器、导线舞动状态监测装置(CMD)、状态监测代理(CMA)等部分进行了硬件设计和舞动定位算法设计。利用惯性传感器设计,既考虑了导线自激振荡引起的舞动,也考虑了导线扭转运动引起的舞动。搭建了模拟导线舞动的测试“,对系统可行性进行了测试,并对采用加速度传感器和惯性传感器2种方法进行比较,通过模拟实验结果表明:系统可有效对舞动进行监测,仅采用加速度传感器测量和计算的位移偏大,而利用惯性传感器测量和计算的位移更精确。此系统已在贵州电网山麻I回220 kV线路女装,目前运行良好。
随着我国超高压输电线路建设发展,导线舞动引起的事故经常出现。近些年来,我国受大范围低温、雨雪、冰冻等恶劣天气的影响,多省份输电线路出现了大面积的覆冰、舞动现象,其中舞动使得多条线路发生闪络跳闸、塔材螺栓松动、绝缘了碰撞破损、跳线断裂、问隔棒等金具损坏断裂、掉串掉线、杆塔结构受损、倒塔等不同等级的事故,给电网造成了严重的灾害 。
自20世纪30年代起,国外学者开始对导线舞动进行了大量实验和理论研究,我国有关舞动的记载始于20世纪50年代。相关研究人员先后提出了多种导线舞动监测方法,包括计算机3维仿真、图像视频法、加速度传感器监测法等。其中计算机3维仿真法可对导线的起舞过程和重要参量进行计算和仿真,但难以建立通用的数学模型;图像视频法是CAG工作人员通过安装在杆塔上的摄像机拍摄图片来获取导线运动状态,判断是否发生舞动,此方法较为直观,但只能定性地描述舞动运动状态;为定量描述导线运动状态,当今通常是用加速度传感器求得导线舞动轨迹。然而在实际应用中发现,随着导线运动,加速度传感器不可避免地发生扭转,造成测得数据不在同一个参考系下,由此计算得出的位移和实际运动偏差很大。针对此现象, 设计了采用惯性传感器的舞动监测系统,它既考虑了导线白激振荡引起的舞动,也考虑了导线扭转运动引起的舞动。通过惯性传感器采集导线舞动时的特征量,如加速度和角加速度,经数据分析解算得到物体的实时位置、姿态等信息,进而实现输电导线运动轨迹的精确还原。