架空输电线路是电力网络的重要组成部分,而输电铁塔作为架空输电线路的关键电力设备,其健康状态与电力系统的安全、可靠和经济运行密切相关。高压输电线路一般架设于野外,易受各类复杂环境因素影响,尤其台风等极端气象灾害往往会导致铁塔出现杆件弯曲、断裂甚至倒塌等现象。近年来台风频繁登陆我国东南及南部沿海地区,对输电线路尤其是输电铁塔造成了不同程度的损伤,严重威胁电网运行安全。输电铁塔是典型的风敏感结构,在台风等极端风荷载作用下会发生严重的振动和形变。但目前针对风荷载作用下输电铁塔风致力学响应的在线监测和状态评估系统尚未得到普及应用。因此,开展实用性强的输电铁塔风致力学响应的在线监测装置研究,建立科学规范的输电铁塔防风性能及风险评估方法,对输电线路的正常运行及电网防风减灾能力的提升具有重要的理论价值和工程意义。本文主要研究内容如下:(1)完成了一套输电铁塔在线监测系统的设计。该系统由分布式传感器终端、微气象站和通信终端,远程监控平台和云服务器等部分组成。基于结构力学模态分析理论制定了相应的传感器优化布置方案,可对台风或强风天气下输电铁塔的振动加速度和倾角等动态力学响应进行在线监测;基于4G-WIFI路由建立的在线监测通讯网络,实现了多传感节点数据的同步传输和储存处理;搭建了远程监控平台。该系统实现了对输电铁塔动态力学响应的实时监测及相应数据的远程传输和分析解算。(2)利用输电铁塔在线监测装置实测得到了台风作用下一基110 k V ZGU1型铁塔的动态力学响应。通过对各监测节点的响应参数进行时频域分析,提取其波动特性参数,利用SOM(Self Organizing Maps)神经网络分别对激励和响应进行波动过程划分,得到风场特性和输电铁塔力学模态响应的匹配关系,并研究了铁塔力学响应折算为铁塔模型节点位移约束的方法。结果表明,利用铁塔结构力学响应的波动特性能够较好地“辨别”铁塔在不同复杂时变的强风场中的状态,可为评估输电铁塔结构风险等级提供参考。(3)利用仿真软件ANSYS搭建了该110 k V ZGU1输电铁塔的有限元仿真模型,并进行了风荷载仿真研究。基于在线监测装置获得的铁塔节点力学响应,对铁塔的关键节点位移约束进行了设置,仿真分析了不同风速状态下输电铁塔的力学响应,对比实际情况分析了在强风作用下主要塔材的应变情况及受力薄弱位置。(4)以铁塔塔身主材的等效应力响应作为铁塔状态的评估指标,基于CRITIC(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation)客观赋权法对各指标进行赋权,结合各指标数值得到铁塔风险系数,构建了一套基于铁塔力学状态在线监测的输电铁塔风致风险评估体系,并通过实例验证了该评估体系在实际应用中的有效性与可行性。(5)开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞实验。利用在线监测装置研究了铁塔等效缩尺模型在极端风条件下的力学响应及失效破坏进程,重点分析了输电铁塔等效缩尺模型各主材的应变情况,并应用本文提出的铁塔风致风险评估方法对其进行评估,由此验证了该方法在极端状态下的有效性和准确性。