高压输电铁塔健康监测 刘春城 2016.pdf

高压输电铁塔健康监测 刘春城著 科学出版社 北京
前言 高压输电铁塔是重要的电力工程设施，它的运行状态直接关系到整 个电网的安全稳定性，铁塔的正常运行是保证电力持续供电的重要基 础.

但其由于设计缺陷、自然灾害或老化病害等原因，高压输电铁塔在 运行中存在着如疲劳和裂纹，松弛和蠕变，腐蚀和磨损等损伤情况，随 着损伤程度的加剧，将导致输电线路倒塔断线，造成电网的中断，这不 仅严重影响人们的生产建设，还会导致其他次生灾害，造成更大的经济 损失.

因此，对高压输电铁塔结构的健康状况进行实时监测和定期检测， 及时发现和准确判断结构的损伤位置和损伤程度，对损伤倒塔提前预 警，进而评定结构的可靠性和安全性，并提出加固维修策略，以及对于 保证电网安全运行均具有重大的工程意义和应用价值.

基于上述问题，本书作者和研究团队成员开展了高压输电铁塔健康 监测领域的研究，将其在工程应用方面的最新研究成果进行了归纳与总 结，以方便土木工程和输电工程领域研究和技术人员参考.

本书全面、 系统地论述了高压输电铁塔结构健康监测的概念、基本理论和基本方 法，内容涉及工程结构损伤识别基本理论，高压输电铁塔损伤识别的 神经网络模型和方法、小波包和小波熵分析技术、支持向量机方法和 数据融合技术，最后对高压输电铁塔损伤加固技术内容做了初步研究和 介绍.

本书的部分研究成果得到了国家自然科学基金项目（项目编号： 50978049，51278091）、吉林省科技计划项目（项目编号：20120429、 20140519001JH）、吉林省高等学校新世纪优秀人才支持计划的资助，在 此表示衷心感谢！

作者特别感谢研究团队中的徐健、刘依、张伟、苏玉成、侯尚雨、 吕春蕾等研究生，他们参加了本书的有关研究工作和各章节的编排整 理，为本书顺利出版付出了辛勤的劳动和汗水，书中很多计算结果和图 表出自他们之手.

本书重点介绍了输电铁塔损伤诊断的智能方法和技 术，其中也参考了很多学者的研究成果和相关文献，这里一并对原作者 表示感谢.

ii 高压输电铁塔健康监测 书中大部分内容是作者和研究团队成员近几年公开发表过的研究 成果，鉴于作者的研究水平及经验所限，书中不足之处在所难免，敬请 读者不吝赐教.

刘春城 2016年9月 于东北电力大学
目 前言 第一章绪论 1.1 高压输电铁塔健康监测研究动态 1.2 2高压输电铁塔智能损伤识别方法 1.2.1神经网络方法 2 1.2.2支持向量机方法 4 1.2.3 小波包分析方法 6 1.2.4数据融合方法 -8 1.3高压输电铁塔多尺度数值模拟方法 12 1.4本章小结 14 参考文献 14 第二章结构损伤识别理论及网络参数选取 16 2.1 2.2结构损伤识别理论 2.2.1基于固有频率变化的结构损伤识别 2.2.2 基于模态振型差的结构损伤识别 2.2.3 基于模态曲率的结构损伤识别 2.2.4 基于柔度差的结构损伤识别 19 2.2.5 基于模态应变能的结构损伤识别 . 19 2.2.6 基于统计信息的结构损伤识别 19 2.2.7 基于刚度变化的结构损伤识别 .20 2.2.8 3基于残余力向量的结构损伤识别 20 2.3 网络参数选取. 2.4 多步法损伤识别理论 .23 2.4.1子结构概念 .23 2.4.2多步法损伤检测研究概述 .24 2.5本章小结 ..25 参考文献 26
-iv. 高压输电铁塔健康监测 第三章基于频率变化参数与神经网络的输电塔结构损伤识别方法研究 .7 3.1结构算例模型及损伤识别流程 27 3.2损伤识别第一步 3.2.1损伤初步定位神经网络模型的选取 29 3.2.2损伤初步定位神经网络输入参数的选取 3.2.3PNN网络损伤初步定位的训练和测试 29 3.2.4PNN网络损伤初步定位性能评价 .34 3.3损伤识别第二步 .. 34 3.3.1损伤具体定位神经网络模型的选取 3.3.2损伤具体定位神经网络输入参数的选取 35 3.3.3RBF网络损伤具体定位的训练和测试 35 3.3.4RBF网络损伤具体定位性能评价 39 3.4损伤识别第三步 39 3.4.1损伤程度识别神经网络模型的选取 3.4.2损伤程度识别神经网络的输入参数选取 40 3.4.3损伤程度识别的训练和测试 40 3.4.4RBF网络损伤程度识别性能评价 40 3.5本章小结 41 参考文献 41 第四章基于支持向量机大型输电铁塔损伤识别方法研究 43 4.1 最小二乘支持向量机理论 43 4.2 输电铁塔模型简介 44 4.3 输电铁塔损伤位置识别 46 4.4 输电铁塔损伤程度识别 48 4.5 噪声对损伤识别的影响 55 4.6 5本章小结 56 参考文献 第五章基于小波包的输电塔损伤识别方法 5.1小波包的基本原理 58 5.1.1小波包的定义 58 5.1.2小波包的性质 59 5.2小波包的子空间分解 60 5.2.1小波包的子空间分解过程 60

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