Page 38 - 电力与能源2023年第四期

第 44 卷 第 4 期
电力与能源
344 2023 年 8 月

DOI：10.11973/dlyny202304007

输电导线动态微应变在线检测装置研究

王昱皓 ，张 昭 ，杜冬梅 ，何 青 1
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（1. 华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206；2. 中国电力科学研究院，北京 100192）

摘 要：当输电导线频繁发生微风振动且持续时间较长时，容易引起导线断股、断线等事故，严重时会造成较
大规模的断电，为此研究输电导线在线检测技术具有十分重要的现实意义。设计了一款基于 ARM 的动态微
应变在线检测装置，设备的芯片选型主要从低功耗出发，对电源电路、电桥电路、信号调理电路等硬件电路进
行了设计。为了便于实际应用，测量方式可在单臂、半桥和全桥之间自由切换。此外，在软件开发部分加入了
数字滤波器的设计，可降低环境噪声对采集精度的影响，同时采用大容量 SD 卡存储历史数据。最后，通过试
验验证了设计的动态微应变在线检测装置可完成对输电导线进行在线检测的任务。
关键词：输电导线；动态微应变；在线检测装置；低功耗
作者简介：王昱皓（1997—），男，硕士研究生，从事机械工程硬件设计研究。
中图分类号：TK268 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2023）04-0344-07
Research on Dynamic Microstrain Online Measuring Device of Transmission Wire

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WANG Yuhao ，ZHANG Zhao ，DU Dongmei ，HE Qing 1

（1.School of Energy，Power and Mechanical Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；

2.China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China）

Abstract：The frequent breeze vibration on the transmission wire for a long time may result in wire breakage，and

even serious power failure. Therefore，it is of great practical significance to study the online detection technology

of transmission wire. A dynamic microstrain online measuring device based on ARM is designed. The chip selec⁃
tion of the device is mainly based on low power consumption，and the hardware circuits such as power supply cir⁃

cuit，bridge circuit and signal conditioning circuit are designed. In order to facilitate practical application，the mea⁃
surement mode can be freely switched between single arm，half bridge and full bridge. In addition，the design of

digital filter is added in the software development part，which can reduce the influence of environmental noise on

the acquisition accuracy，and large-capacity SD card is used to store historical data. Finally，the experiment veri⁃

fies that the dynamic micro-strain online measuring device designed in this paper can complete the task of detect⁃
ing the transmission wire online.

Key words：transmission wire，dynamic microstrain，online detection device，low power consumption

近年来，我国输电线路逐渐向远距离、大容量 电导线应变采集系统十分必要。然而传统的应变
等方向发展 。输电导线是输电线路中必不可少 采集装置存在桥路方式单一、测量量程不可调节
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的重要组成部分，并且输电导线安装环境复杂，经 等问题，实际应用很不方便 ；同时环境噪声干扰
常受到暴风、雨雪、雷电等极度恶劣天气的影响， 对测量精度也有很大影响。另外，由于输电导线
因此输电导线的监测技术受到越来越多研究人员 特殊的运行环境，巡检人员不方便频繁地为设备
的关注。输电导线在风力波动的影响下可能会产 更换电池或充电，因此，应变采集设备应向低功耗
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生微风振动、次档距振荡和舞动等类型的振动 。 方向发展。
其中，微风振动现象发生在输电导线上的频率最 本文设计一种基于惠斯通电桥的双通道输电
高。一旦微风振动发生频繁且持续时间长，就容 导线动态微应变在线检测装置。该装置采用了一
易造成严重的疲劳断股甚至发生断线事故，严重 种可以切换单臂、半桥和全桥方式的简便方法，并
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破坏输电线路的正常运行 。因此，研究开发输 通过选用低功耗芯片来降低设备的电池损耗从而