基于GPS的输电导线舞动在线监测方法研究

论文摘要

由于输电导线舞动具有舞动幅度大、持续时间长的特性，会对输电线路的安全运行造成危害，轻则引起相间闪络、导线和金具损坏，重则导线断裂、杆塔倒塌，造成巨大的经济损失和不良的社会影响，故输电导线的舞动已成为研究的热点问题。国内外学者自上世纪30年代以来对其进行了深入的研究，并取得了大量的成果，包括计算机仿真监测技术、基于传感器的监测技术以及视频图像监控技术等方法，但它们自身都存在各种缺点，无法在实际应用中推广应用。本文将GPS技术引入到输电导线舞动的在线监测中，重点研究了载体姿态测量的理论方法，设计并实现了采用SPSA方法解析样本导线的姿态。本文研究的主要工作和创新之处在于：（1）研究了输电导线舞动监测的新方法。在详细介绍了输电导线舞动的相关知识，并分析了国内外监测方法的优劣基础上，提出了将GPS姿态测量技术应用到输电导线舞动的监测中。（2）研究了载体姿态测量的快速求解方法。在传统的载体姿态测量方法中，相位双差整周模糊度是姿态测量的难点和重点。本文在分析现有的整周模糊度求解算法的基础上，首次提出了采用SPSA算法直接求解样本导线的姿态角和长度，避开了求解整周模糊度的环节，大大提高了算法的实时性。（3）研究了样本导线姿态和输电导线舞动幅度间的对应关系，以及防干扰的专用GPS天线金属罩。当输电导线舞动时，其舞动幅度值的变化和样本导线的姿态变化是相对应的；同时高压输电线路会产生高频的无线干扰信号，对卫星信号的接收产生干扰，提出了一种专用的防干扰GPS天线金属外罩屏蔽高频信号的干扰。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 舞动的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作和各章节安排
• 第二章 建立样本导线舞动的 GPS 观测模型
• 2.1 GPS 概述
• 2.2 GPS 姿态测量原理
• 2.3 GPS 中常用坐标系及姿态角计算
• 2.4 建立样本导线舞动的 GPS 观测模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 采用 SPSA 算法解析样本导线姿态
• 3.1 引言
• 3.2 姿态测量的国内外研究现状
• 3.3 SPSA 算法理论
• 3.4 采用 SPSA 算法解析样本导线姿态
• 3.5 实验结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 本文后续研究的两个关键问题简介
• 4.1 样本导线姿态与舞动幅度对应关系
• 4.2 天线金属防护罩的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参加的研究课题