架空输电导线运行环境恶劣,在雷击、风振、气体腐蚀等外界因素作用下会造成输电导线断股现象,严重时可发展成断线事故,威胁电力系统的安全运行。微风振动几乎在所有的输电导线上均会发生,国内外学者就输电线路振动机理和导线损伤识别方法微风振动的产生机理做了较多的研究,但对于导线断股的问题仍没有有效解决。模态分析技术是通过结构的动态响应,得到模态参数,继而评价结构状态的方法。虽然该方法是结构工程领域的常用技术手段,但在输电导线断股识别方面还未得到充分的研究。因此,针对输电导线结构、振动特性、运行环境的特殊性,展开输电导线振动特性研究,寻找可有效表征断股的模态参数,探索现场环境中模态参数识别方法,解决实际环境中在线监测技术有重要的意义,可以实现输电导线断股的有效识别,提高输电导线运行安全。同时,也对模态分析技术在输电导线领域的深入研究与发展起到推动作用。在风的作用下,导线长期处于微风振动的状态,而振动信号中包含了大量的结构信息。本文对输电导线的振动特性进行了研究,研究了考虑刚度的导线振动的模型,并给出了固有频率和振型的计算方法。为寻找表征输电导线断股的特征模态参数,本文对导线断股后的固有频率变化规律进行了分析。同时,输电导线温度随负荷电流变化有较大波动,而温度的变化对输电导线结构参数影响,针对这一现象,研究了温度对输电导线弹性模量、张力和绕制角的影响,并通过对三个型号的导线分析说明了温度和固有频率的线性关系。针对实际输电导线可能存在结构不均匀的情况,本文搭建了导线振动实验平台,对LGJ-95/15导线进行了振动台激励下的模态实验,研究了安装防振锤和不安装防振锤两种情况下,导线断股后频率下降的规律,实验表明导线断股后30Hz以上的固有频率下降值较大,可以作为判断导线断股的特征模态参数。此外,采用升流法改变导线中流过的电流,以此改变导线的温度,通过实验进一步研究导线温度变化后固有频率变化规律,作为断股识别的温度补偿依据。针对现场环境中无法为导线施加扫频激励或随机激励的情况,本文研究了环境激励下的输电导线模态参数识别方法。分别说明了短时傅里叶分析(STFT)、Wigner-Ville分布、经验模态分解(EMD)和随机子空间分析(SSI)的原理。对于随机子空间分析结果中的虚假模态问题,给出了剔除虚假模态的原理,并给出了基于动态聚类的模态频率自动识别方法。为探究上述算法在输电导线模态分析中的可行性,本文对实际运行的110kV输电导线进行了模态分析,研究了导线振动响应强度随风速变化的规律,并分别用上述方法提取输电导线的固有频率。实验结果表明,随机子空间分析在输电导线模态分析中效果最佳,多次测量的最大绝对误差为0.57Hz。针对输电导线断股识别在现场应用的要求,本文详细介绍了输电导线断股在线监测技术,给出了硬件设计方案和工作流程,并重点研究了传感器的关键技术。提出基于有限元分析的传感器安装位置确定方法,指出在避开模态节点的位置布置传感器能够达到较好的测量效果;针对传感器存在的非线性问题,提出基于线性归回和BP神经网络的传感器非线性标定算法;针对测量信号存在趋势项问题,给出采用EMD结合相关系数判别的趋势项滤除方法;针对在传感器与状态监测装置之间无线通信存在信号丢失的问题,给出了数据压缩及数据重构减小丢失率的方法;对于无线传感器的供电问题,通过实际输电导线负荷规律设计了互感器和充放电控制器,实现传感器的自供电。最后通过现场运行说明了该技术的应用效果。本文对微风振动作用下导线断股识别方法的研究,为输电导线断股的识别提供了新的技术手段,为实时获取输电导线运行状态,实现输电导线状态检修提供了新的依据。