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摘要：近年来，输电线路出现了断电现象，影响连续供电，为了避免这种现象继续发生，应用微风振动在线监测技术是非常必要的。它可以有效地降低线路的风险，减弱微风振动的不利影响。
关键词：输电线路；导线微风振动；在线监测技术
前言
我国对微风振动的研究与西方国家相比还不够深入，为了缩小与发达国家在输电线路导线微风振动中的发展差距，实施在线监测技术具有重要意义。有针对性的对该技术系统组成、测量方法、终端设计、技术参数等方面展开探究，能提高输电线路的稳定性、优化电能质量。
1微风振动形成机理
微风振动是一种发生在架空导线、地线及光缆（OPGW或ADSS等）的涡流回流现象。微风振动的基本原理是稳定的层流风垂直（或可分解的垂直分量）吹过圆柱形物体（如缆线）时，在圆柱体的背风侧会产生气流漩涡，它上下交替且旋向相反，在上下交替的冲击力作用下，圆柱体会产生上下垂直于风向的正谐周期性运动。当风吹向圆柱形物体时，在它的后面分层交错的涡流形成一定的压力差，这样就使圆柱形物体在与风吹动方向相垂直的方向产生移动（称之为“卡门漩涡”）。如果涡流的频率与电线的自然频率相接近时，缆线将发生微风振动。
2影响微风振动的主要因素
2.1风速和风向影响
一般为0.5～10m/s，风速过小，能量不够，不足以推动导线上下振动；风速过大，气流与地面的摩擦加剧，使地面以上一定高度范围内的风速均匀性遭到破坏，使导线处在紊流风速中，而不能形成稳定的振动。风向与线路夹角45～90°时，可以观察到架空线的稳定振动。夹角在30～45°时，振动时间短，且时有时无不持续。夹角小于20°以下时，一般不易发生振动。
2.2地形和地物的影响
线路通过开阔的平原地区，其地面粗糙度小，对气流的扰乱作用小，气流的均匀性和方向性均不容易受到破坏，容易引起架空线持续稳定振动。但对线路个别档距或一段路径，如处于风口、江面、海面、湖面时，易发生振动。
2.3架空线结构的影响
架空线表面愈光滑，愈发生微风振动。架空线股数和层数多，有较高的阻尼作用，消耗更多的能量，降低了振动强度。配有间隔棒的分裂导线，改变了其周围气流状况，削弱了振动能量，子导线根数越多，消振效果越好。
2.4档距长度和悬挂高度的影响
风输出给架空线的能量与档距长度成正比，即档距越大，风输入能量就越大。同时档距增大，半波数凑成整数的几率也增大。此外，档距长度增大，架空线悬挂高度随之增高，振动风速范围上限也相应提高。所以，架空线振动的几率、频率和持续时间都因档距增大而增大。架空线离地愈高，气流的均匀性受地面粗糙度的干扰影响愈小，使得架空线发生振动的几率增加，同时振幅和频率也加大。
2.5架空线使用张力的影响
架空线年均运行应力的多寡是影响振动的重要要素之一。提升架空线的年均运行应力会致使振动频次增多，而且会让架空线振动的程度增大，为此也加大了材料的附和动应力，较易让架空线过快疲劳而增大断股与断线故障的发生概率，架空线平均运行应力的上限控制在架空线瞬时破坏应力的25%以内。
3在线监测系统组成
它主要由三部分构成，第一部分为监测终端，第二部分为监控中心，第三部分为杆塔监测分析。其中第一部分在导线上安装，主要针对导线微风振动的情况、运行情况、频率情况全面监测，同时还会对导线动弯发展有效掌控，然后将检测到的数据信息借助网络优势进行杆塔分机传送，数据信号的终端接收装置主要安装于杆塔，它不仅能够接收信号，而且还能对导线拉力和微风信息动态监测，并将检测结果通过以太网的方式来进行信息传输。监控中心接受信息后，对已接收的信息全面分析，根据分析结果掌握导线的是用情况，并以此对导线性能进行优化和调整，此外它还能对未来某段时间内的导线振动情况进行预测。如果发现导线严重振动或者导线应用性能低于规范性标准，此时应聘请专家对这一情况提出针对性的解决措施，以免输电线库发生严重事故。
4测量方法
基于导线受力情况的多样性，具体表现为：外力作用下股线间压力过大、弯曲压力、切向力。受导线滑移影响，动弯压力能够在一定程度上降低，与此同时，导线拉力、导线绞制、节距、线夹压紧力、直径等因素会互相作用，这不仅会使线股滑移发生非线性变化，而且还会加大对动弯变化的影响。将导线滑移情况排除在外，导线半径长度为外层股线于中心线间的长度，忽略线股摩擦，此时导线半径距离为线股半径。上述这两种方法均会产生计量误差，为了减小误差，应引入系数m，这时计量公式为。
ε=kAφ
公式符号分别代表动弯应变值、换算系数、弯曲幅度和导线直径。
5终端设计
从上述测量方法分析中可知，监测终端针对导线振动幅度检测时，常用悬臂梁式传感器，对此进行内部处理，以此获得振动频率、振幅和动弯变化值，同时利用射频芯片实现对外界的数据信息交流。
5.1结构设计
悬臂梁式传感器是微风振动监测终端设备的主要装置，它发挥了主要监测功能。微风振动监测终端装置主要由检测仪、输电线、悬垂线夹、射频天线、悬臂梁式传感器、接触点等结构构成，其中，传感器两端分别连接线夹和滚轮，在滚轮导线连接的作用下，其形变能力随之变化。射频天线发挥重要的传输功能。
5.2电路设计
它主要由信号采集单元、电源模块、传感器、网络通信模块、数据处理单元等构成，当导线发生形状变化时，与其连接的传感器也会随之发生形状变化，传感器能够根据自身的弯曲幅度准确计算，此时导线的变化数值也随之得知。监测终端对设备功率的要求较低，常用电池供电这一电能供应方式，主要处理器为MSP430F1610，同时利用射频芯片进行电能供应。数据搜集、整合、处理的过程中，应首先接通传感器电源，打开传感器开关，与此同时，射频芯片电源也应及时接通，准备工作完成后实现数据信息的有效发送，之后开启低功耗程序。经测量可知，这一设备休眠状态下的电流为0.1mA，工作状态下的电流为16mA。
6技术参数
监测输电线温度系统技术参数表现如下：整体功率较低、阴雨天工作时间为半个月；输出电压4.5V；峰值功率0.3W；控制板大小为30mm宽乘以50mm长；输出电流85mA；重量不大于1.4Kg；负荷电流在45A和950A之间，最高可达1450A；精度±0.4℃；导线温度范围在零下50℃和130℃之间。传感器设备的技术参数为：频率测量范围在0和155Hz之间；幅度测量范围在0和0.3cm之间；工作温度在零下38℃和零上87℃之间；灵敏度受温度影响小于0.01％；频率综合误差小于4.5％；零点受温度影响小于等于0.01％。接触式系统参数：精度±0.4℃；交流电流测量范围在95A和850A之间，也可在用户的要求下设置为1450A；报警温度在零上45℃和零上123℃之间；信号发送时间在3分钟和22小时之间；通信方式主要为WSN。
结束语
架空输电线路微风振动是高压输电线路振动最普遍的形式，同时也是造成输电线路损伤的主要原因，期望广大电力工作者对架空输电线路微风振动引起足够的重视。因此，一定要透彻掌握架空输电线路微风振动的形成机理、影响微风振动的主要因素以及防振技术方案与措施，才可以让关系到国计民生的输电电网更加坚强。
参考文献
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[2]陈文轩,覃兆宇,潘哲哲,沈杨.全光纤微风振动监测传感器研制[J].高压电器,2016,05:109-115.