一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统，包括监控中心、监测终端、光纤光栅分析仪、架空光纤复合地线、光纤复合绝缘子和光纤光栅位移传感器，所述的光纤光栅位移传感器设置在输电线上，所述的光纤复合绝缘子挂在输电铁塔上，并与光纤光栅位移传感器连接，所述的光纤光栅分析仪与监测终端连接。解决了现有技术中存在的解决现有输电线路微风振动传感器供电不可靠，受现场自然环境和电磁环境影响较大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于输电线路输变电设备在线监测领域，涉及一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统。
技术介绍
高压输电线路受气象条件的影响，时有微风振动现象发生，尤其是对于大跨越线路，由于微风振动引起的导线断股断线、金具脱落等事故频繁发生，造成了巨大的经济损失。现有的导线微风振动在线监测装置主要利用电阻式应变片的应变效应，粘贴在悬臂梁上，测量微风振动的弯曲幅度。但传统的微风振动传感器由于是采用电学的测量方法，受电磁干扰影响较大。此外，户外终端供电电源的稳定性与可靠性收到很大的关注，传感器采用高能电池供电、高压抽能+锂电池供电，因此这些传感器的寿命依赖电源的稳定性和可靠性，挂网运行的设备也有数据丢失等故障的发生。
技术实现思路
本技术的目的提供一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统，解决了现有技术中存在的解决现有输电线路微风振动传感器供电不可靠，受现场自然环境和电磁环境影响较大的问题。本技术所采用的技术方案是，一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统，包括监控中心、监测终端、光纤光栅分析仪、架空光纤复合地线、光纤复合绝缘子和光纤光栅位移传感器，所述的光纤光栅位移传感器设置在输电线上，所述的光纤复合绝缘子挂在输电铁塔上，并与光纤光栅位移传感器连接，所述的光纤光栅分析仪与监测终端连接。本技术的特点还在于，光纤复合绝缘子通过架空光纤复合地线与光纤光栅分析仪连接，光纤光栅分析仪与监测终端连接。所述的光纤光栅位移传感器的结构，包括卡具、光纤光栅和传力梁，所述的光纤光栅粘贴在传力梁上，所述的卡具设置在输电导线上，所述的卡具通过传力梁与滚轮连接，所述的光纤光栅与光纤连接，滚轮压在导线线夹出口处，导线线夹连接绝缘子。光纤从光纤光栅位移传感器中引出，然后通过光纤复合绝缘子后并入架空光纤复合地线；光纤为光信号输出端口。光纤光栅粘贴在传力梁上，距滚轮中心垂直距离89mm。光纤光栅位移传感器与光纤光栅分析仪之间通过光纤传输信号。光纤光栅分析仪安装在变电站，与监测终端通过以太网通信。监测终端安装在变电站内，与监控中心通过以太网通信。光纤光栅分析仪安装在变电站内，使用220V交流电供电，采用以太网与监测终端通信。本技术的有益效果是，结合了光纤光栅传感器抗干扰、解决了以往输电线路在线监测设备的电磁兼容问题和电源供电问题。结合光纤光栅传感器抗电磁干扰、灵敏度高、无需电源供电的优点，提高了系统的稳定性和可靠性，解决了以往输电线路在线监测设备的电磁兼容问题和电源供电问题。此外，利用OPGW/OPPC传输数据解决了远距离通信问题，同时大大降低了成本。附图说明图1表示本技术一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统的系统结构示意图；图2表示本技术的一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统中的光纤光栅传感器原理结构图。图中，1.光纤光栅位移传感器，2.光纤复合绝缘子，3.架空光纤复合地线，4.光纤光栅分析仪，5.监测终端，6.监控中心，7.输电导线，8.导线线夹，1-1.卡具，1-2.传力梁，1-3.滚轮，1-4.光纤光栅，1-5.光纤。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统，如图1所示，包括监控中心6、监测终端5、光纤光栅分析仪4、架空光纤复合地线3、光纤复合绝缘子2和光纤光栅位移传感器1，所述的光纤光栅位移传感器1设置在输电线上，所述的光纤复合绝缘子2挂在输电铁塔上，并对输电线起绝缘和支撑作用，并与光纤光栅位移传感器1连接，所述的架空光纤复合地线3与光纤复合绝缘子2相连，与光纤光栅分析仪4相连，光纤光栅分析仪4与监测终端5连接。所述的光纤复合绝缘子2通过架空光纤复合地线3与光纤光栅分析仪4连接，光纤光栅分析仪4与监测终端5连接。其中，所述的光纤光栅位移传感器1的结构，如图2所示，包括卡具1-1、光纤光栅1-4和传力梁1-2，所述的光纤光栅1-4粘贴在传力梁1-2上，所述的卡具1-1设置在输电导线7上，所述的卡具1-1通过传力梁1-2与滚轮1-3连接，所述的光纤光栅1-4与光纤1-5连接，滚轮1-3压在导线线夹8出口处，导线线夹8连接绝缘子，用于将输电线托起，为输电线路本身结构的一部分。所述的光纤1-5从光纤光栅位移传感器中引出，然后通过光纤复合绝缘子2后并入架空光纤复合地线3；光纤1-5为光信号输出端口。所述的光纤光栅1-4粘贴在传力梁1-2上，距滚轮中心垂直距离89mm，传力梁1-2长度为100mm。所述的光纤光栅位移传感器1安装在导线上，与光纤光栅分析仪2之间用光纤传输信号。所述的光纤光栅分析仪4安装在变电站，与监测终端用以太网通信。所述的监测终端安装在变电站内，与监控中心用以太网通信。光纤光栅分析仪4安装在变电站内，使用220V交流电供电，采用以太网与监测终端通信。本技术具备以下优点，所述的光纤光栅位移传感器1安装在输电导线上，无需供电电源。光纤光栅位移传感器通过OPGW或OPPC将数据发送至监测终端，无需另外架设通讯电缆，无需采用无线通信模块通信，使得通信更稳定。光纤复合绝缘子用于将光纤光栅传感器上面的光纤并入OPGW上的光纤，并起到高压低压绝缘作用。本技术的工作原理及工作过程是：整个系统采用光纤光栅传感器1测量导线弯曲幅度发生变化时，光纤光栅1-4反射光的波长变化，并通过光纤复合架空地线(OPGW)或光纤复合相线(OPPC)将光信号发送至变电站的光纤光栅分析仪4，光纤光栅分析仪4将光信号解调，通过以太网接口将反射光波长发送给监测终端，监测终端解算出波长对应的弯曲幅度，并计算出导线的振动频率和动弯应变，最终通过以太网将数据发送给监控中心。本技术在工作时，将光纤光栅位移传感器1安装在输电导线7上，来测量地线微风振动引起的反射波长变化量，其中的光纤1-5通过光纤复合绝缘子2后，并入架空光纤复合地线3上，通过架空光纤复合地线3将光信号发送到安装在变电站内的光纤光栅分析仪4，光纤光栅分析仪4对接收到的光信号进行调解，然后将光信的波长信息发送给安装在变电站的监测终端5，监测终端5解算出波长对应的弯曲幅度，并计算出导线的振动频率和动弯应变，最终通过以太网将数据发送给监控中心6。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统，其特征在于，包括监控中心(6)、监测终端(5)、光纤光栅分析仪(4)、架空光纤复合地线(3)、光纤复合绝缘子(2)和光纤光栅位移传感器(1)，所述的光纤光栅位移传感器(1)设置在输电线上，所述的光纤复合绝缘子(2)挂在输电铁塔上，并与光纤光栅位移传感器(1)连接，所述的光纤光栅分析仪(4)与监测终端(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监测系统，其特征在于，
包括监控中心(6)、监测终端(5)、光纤光栅分析仪(4)、架空光纤复合地
线(3)、光纤复合绝缘子(2)和光纤光栅位移传感器(1)，所述的光纤光
栅位移传感器(1)设置在输电线上，所述的光纤复合绝缘子(2)挂在输电
铁塔上，并与光纤光栅位移传感器(1)连接，所述的光纤光栅分析仪(4)
与监测终端(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监
测系统，其特征在于，所述的光纤复合绝缘子(2)通过架空光纤复合地线
(3)与光纤光栅分析仪(4)连接，所述的光纤光栅分析仪(4)与监测终
端(5)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的输电线路微风振动在线监
测系统，其特征在于，所述的光纤光栅位移传感器(1)的结构，包括卡具
(1-1)、光纤光栅(1-4)和传力梁(1-2)，所述的光纤光栅(1-4)粘贴在
传力梁(1-2)上，所述的卡具(1-1)设置在输电导线(7)上，所述的卡具
(1-1)通过传力梁(1-2)与滚轮(1-3)连接，所述的光纤光栅(1-4)与
光纤(1-5)连接，滚轮(1-3)压在导线线夹(8)出口处，导线线夹(8)
连接绝缘子。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任大鹏，王树威，张婧，张广斌，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司张家口供电公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：河北;13