基于磁场传感与北斗定位的采空区输电杆塔倾斜预警方法.docx

【基于磁场传感与北斗定位的采空区输电杆塔倾斜预警方法】 随着电力系统规模的扩大，特高压输电线路的安全运行变得至关重要。输电杆塔在采空区受到地质变化的影响，如倾斜和沉降，可能导致严重的电气事故。为解决这一问题，已有的研究提出多种监测和防护策略，包括防雷绝缘、形变倾斜监测和风偏闪络预防。然而，这些方法在实时性、经济性和离线分析方面存在局限。 文献中提到的基于地面散射电流的监测技术虽能确保在线监测的有效性，但无法显著改善离线监测；红外定位技术依赖于预设参数，适用性有限；而风偏闪络的有限元模型在计算结果和考虑风速影响上也有不足。针对采空区的输电杆塔监测，电磁探测系统虽然提高了探测效率，但经济性不佳；北斗卫星在线监测方案不能满足离线分析需求；承载力计算方法虽可提供安全运行参考，但无法实时监测杆塔状态。 本文提出的基于磁场传感与北斗定位的倾斜监测预警方法，旨在克服上述局限，通过磁阻传感器和北斗定位系统融合多源信息，构建双重因素分级预警模型，提高故障检测速度和运维效率。通过磁通值的波动分析，结合杆塔倾斜影响因子，能够准确判断故障程度并提前预警。 磁场传感模型是该方法的核心。需要建立输电线磁场方程，通常考虑输电塔间的高压传输线为悬链线形状，通过叠加原理计算三相输电线产生的磁通密度。当杆塔倾斜时，可以通过坐标系中的角度变化（如图2所示）来确定倾斜程度。利用抛物线近似描述传输线的曲线，结合Biot-Savart定律计算出空间任意点的磁场强度，但杆塔倾斜会使得计算复杂化。为此，采取几何变换来简化问题，使计算更加准确。 北斗定位系统在此过程中起到关键作用，它能够实时获取输电杆塔的位置信息，结合磁场传感器的数据，对杆塔的倾斜进行实时监测。当监测到异常倾斜趋势时，结合预警模型，可以及时发出警报，提前采取措施防止事故的发生。 该方法的创新之处在于结合了磁场传感的高精度和北斗定位的实时性，弥补了现有监测技术的不足，有望在输电线路的安全管理中发挥重要作用。未来的研究可以进一步优化信息融合算法，提升预警系统的精确性和稳定性，同时降低成本，使之在更广泛的输电网络中得到应用。