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专利号: 2020111201724
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向输电线路舞动状态的自驱动传感方法,其特征在于,该方法具体包括:

S1:搭建摆动式电磁振动能量采集器的测试系统,利用激振器模拟不同输电线路舞动状态,获得相应的输出电信号,以其作为系统自驱动传感特征参量;分析采集器的输出电信号与线路舞动状态参量间的变化规律,构建自驱动传感特征参量与线路舞动状态之间的定性关系,建立不同线路舞动状态的自驱动传感特征参量信息数据库;

S2:搭建面向输电线路舞动状态监测的自驱动传感系统,采用聚类分析方法将输电线路舞动状态下自驱动传感系统采集的电信号与步骤S1建立的数据库中的自驱动传感特征参量信息进行对比与分析,判断线路舞动状态及程度,实现对输电线路舞动状态的智能感知。

2.根据权利要求1所述的自驱动传感方法,其特征在于,步骤S1中,搭建的摆动式电磁振动能量采集器的测试系统,包括:电磁振动能量采集器、导线、激振器、功率放大器、振动控制器、加速度传感器、示波器以及计算机;

首先,将导线一端连接激振器,另一端穿过电磁振动能量采集器,采集器通过负载接入示波器;通过激振器对导线施加正弦振动激励,进而带动电磁振动能量采集器中定转子相对运动,定子线圈切割磁场产生感应电动势,实现采集器的电能输出;

其次,利用加速度传感器检测激振器的实时频率和振幅,其信号通过振动控制器传输至计算机,计算机对加速度信号进行处理,并根据处理结果给出下一刻控制信号,并通过功率放大器调节振动信号的强弱,从而实现对激振器的实时控制;

最后,通过对电磁振动能量采集器施加不同频率、不同振幅和不同加速度的谐波激励,得到能量采集器的输出电压随频率变化的曲线,分析电压-频率曲线的变化规律,获得能量采集器在不同频率下和振幅下的响应带宽。

3.根据权利要求1所述的自驱动传感方法,其特征在于,步骤S2中,搭建的面向输电线路舞动状态监测的自驱动传感系统,包括:输电线路、电磁振动能量采集器、分布式传感器、数据采集终端和无线通信模块;

首先,将电磁振动能量采集器安装在输电线路上,并通过负载接入数据采集终端,线路舞动状态下电磁振动能量采集器工作,数据采集终端接收能量采集器输出的电信号,并通过无线传感网络传递给监控主站;其次,将惯性传感器、加速度传感器、数据采集终端和无线通信模块铺设在输电线路系统中,惯性传感器、加速传感器、数据采集终端和无线通信模块均由电磁振动能量采集器进行供电;最后,采用聚类分析方法将现场线路舞动状态下系统采集的电信号与实验室条件下建立的数据库中的自驱动传感特征参量信息进行对比与分析,判断线路舞动状态及程度,实现对输电线路舞动状态的智能感知。

4.根据权利要求2或3所述的自驱动传感方法,其特征在于,所述电磁振动能量收集器,包括:定子、转子、滚动轴承(4)和外壳(2);所述定子包括定子磁轭(8)、定子磁齿(7)、铁芯(10)、缠绕在铁芯上的线圈(11);所述转子包括转子磁轭(5)、转子磁齿(6)和转子永磁体(9);

所述滚动轴承(4)内表面与外壳(2)固定,其外表面和转子固定;

所述转子磁轭(5)内设有圆孔,嵌入滚动轴承(4);所述转子磁轭(5)外表面直径与转子磁齿(6)内表面直径相等;所述滚动轴承(4)两端对称设置两组定子磁轭(8)和转子磁轭(5);两个定子磁轭(8)之间在通过铁芯(10)连接,铁芯(10)两端固定在对称的定子磁齿(7)上;两个转子磁轭(5)之间通过转子永磁体(9)连接,转子永磁体(9)两端固定在对称的转子磁齿(6)上。

5.根据权利要求4所述的自驱动传感方法,其特征在于,所述滚动轴承(4)内表面设有绝缘层(3),绝缘层(3)紧贴固定导线。

6.根据权利要求4所述的自驱动传感方法,其特征在于,所述外壳(2)采用不导磁的材料。

7.根据权利要求4所述的自驱动传感方法,其特征在于,定子/转子磁轭、定子/转子磁齿采用硅钢材料,转子永磁体(9)采用具有磁能积、矫顽力和剩磁比的稀土材料。

8.根据权利要求1或3所述的自驱动传感方法,其特征在于,步骤S2中,采用聚类分析方法将输电线路舞动状态下自驱动传感系统采集的电信号与步骤S1建立的数据库中的自驱动传感特征参量信息进行对比与分析,具体采用灰色关联评估法,将输电线路的舞动状态分为若干个标准状态,每个标准状态都对应表征其状态的特征向量,通过采集的电信号与数据库中已知的各标准状态进行关联度分析,根据关联度的大小,判断该舞动状态属于哪种状态。