一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统，包括：光纤布拉格光栅传感器、光纤光栅解调仪和OPGW光缆；光纤布拉格光栅传感器，包括：光纤光栅FBG1、光纤光栅FBG2和三角形悬臂梁，光纤光栅FBG1位于粘贴于所述三角形悬臂梁的外侧，光纤光栅FBG2粘贴位于所述三角形悬臂梁的内侧，光纤布拉格光栅传感器，固定于OPGW光缆上；光纤光栅解调仪与所述光纤布拉格光栅传感器相连，用于解调出光纤布拉格光栅传感器产生压变应力后的波长值，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,对覆冰厚度进行实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统
本专利技术涉及光纤传感领域，具体而言，涉及一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统。
技术介绍
随着电力行业对输电线路安全稳定运行状态要求的不断提升，气象因素、季节影响、高度影响、地理环境影响、线路走向的影响以及导线本身的影响均会导致输电线路导线上覆冰。导线覆冰在风作用下会发生舞动、脱冰跳跃事故以及绝缘子串冰闪事故。当线路上出现大量覆冰时，出现过载现象导致架空输电线路机械和电气方面的故障，杆塔两侧的不平衡张力加剧，当大于导线承受的最大张力就会出现导线断落、杆塔倒塌的现象，不但给电网维修人员造成了很多的不便和困难，还会严重威胁到电力行业的运行安全。大量的覆冰甚至会发生电流的闪络而发生火灾。因此，架空输电线路上覆冰导致的事故是我们难以估量的。目前，输电线路上覆冰的监测已经是最棘手的重点问题，架空输电线路覆冰的监测系统的需求量与日俱增。现有输电线路覆冰在线监测系统大多数是由电子式装置组成，由于外界条件的影响，现有的传统电子传感器在我国还存在一些薄弱之处。在强电磁场条件下，电子传感器容易受到电磁干扰而且远距离传输的信号不稳定、使用寿命短等问题。因此，急需一种使用寿命长、灵敏度高、抗电磁干扰的传感器，对OPGW光缆覆冰的厚度进行实时监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了能够解决上述提到的至少一个技术问题，提供一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统。具体方案如下：包括：光纤布拉格光栅传感器、光纤光栅解调仪和OPGW光缆；所述光纤布拉格光栅传感器，包括：光纤光栅FBG1、光纤光栅FBG2和三角形悬臂梁，所述光纤光栅FBG1粘贴于所述三角形悬臂梁的外侧，所述光纤光栅FBG2粘贴于所述三角形悬臂梁的内侧，所述光纤布拉格光栅传感器，固定于OPGW光缆上，用于测量因覆冰后产生的应力；所述光纤光栅解调仪与所述光纤布拉格光栅传感器相连，用于解调出所述光纤布拉格光栅传感器产生应力后反馈给所述光纤光栅解调仪的波长值，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,通过所述复合波长偏移量对覆冰厚度进行实时监测。可选的，所述三角形悬臂梁，包括：第一端部，所述第一端部包括第一圆孔；第二端部，所述第二端部圆弧直径大于所述第一端部圆弧直径，所述第二端部包括第二圆孔，所述第二圆孔与所述第一圆孔直径相同；侧壁，所述侧壁连接所述第一端部和第二端部同侧；所述侧壁与所述第一端部、第二端部围成一个梯形孔。可选的，所述光纤光栅FBG1粘贴于所述侧壁的外侧；所述光纤光栅FBG2粘贴于所述梯形孔的靠近所述第二端部的内侧。可选的，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,通过所述复合波长偏移量对覆冰厚度进行实时监测，包括：当OPGW光缆上附有覆冰时，使得三角形所述悬臂梁产生应力；通过所述光纤光栅解调仪解调出所述光纤布拉格光栅传感器产生应力后反馈给所述光纤光栅解调仪的波长值；通过所述波长值计算出复合波长偏移量，获得覆冰厚度与所述复合波长偏移量的关系，计算出覆冰厚度。可选的，所述覆冰厚度满足如下计算公式：y＝kΔλ其中，y是覆冰厚度，k是常数，Δλ是复合波长偏移量。可选的，所述通过所述波长值计算出所述复合波长偏移量，包括：将光纤光栅FBG1在光纤布拉格光栅传感器产生应力前后的波长值做差，得到光纤光栅FBG1波长偏移量；将光纤光栅FBG2在光纤布拉格光栅传感器产生应力前后的波长值做差，得到光纤光栅FBG2波长偏移量；将光纤光栅FBG2波长偏移量与光纤光栅FBG1波长偏移量做差，得到复合偏移量。可选的，所述应力和所述复合波长偏移量之间的关系计算式如下：ΔλB1＝KT1ΔT+Kε1ε(1)ΔλB2＝KT2ΔT+Kε2ε(2)(2)-(1)Δλ＝ΔλB2-ΔλB1＝2Kε2ε其中，ΔλB1是光纤光栅FBG1波长偏移量，ΔλB2是光纤光栅FBG2波长偏移量，Δλ是复合波长偏移量，KT1是温度系数，KT2是温度系数，KT1＝KT2，ΔT是温度变化量，Kε1是压变系数，Kε2是压变系数，Kε1＝-Kε2，ε是压变。可选的，所述复合波长偏移量为1-2nm。可选的，还包括：U型挂板和嵌环；所述U型挂板,一端与三角形悬臂梁的一端相连，另一端与杆塔相连；所述嵌环，一端与三角形悬臂梁的另一端相连，另一端与胶丝相连。可选的，所述U型挂板，包括：在U型开口处有贯穿于U型开口的螺钉，通过所述螺钉将所述U型挂板固定于杆塔上。本专利技术实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：本专利技术采用的一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统，包括：光纤布拉格光栅传感器、光纤光栅解调仪和OPGW光缆；所述光纤布拉格光栅传感器，用于测量因覆冰后产生的应力；所述光纤光栅解调仪与所述光纤布拉格光栅传感器相连，用于解调出所述光纤布拉格光栅传感器产生应力后反馈给所述光纤光栅解调仪的波长值，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,通过所述复合波长偏移量对覆冰厚度进行实时监测。本专利技术不仅可以消除温度对于光纤光栅波长偏移量的影响，还能使应变对于光纤光栅波长偏移量的影响提升一倍。本专利技术采用的光纤光栅传感技术具有体积小、灵敏度高。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例的一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统示意图；图2示出了根据本专利技术实施例的一种光纤光栅测量覆冰的系统示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的光纤布拉格光栅原理示意图；图4示出了根据本专利技术实施例的三角形悬臂梁粘贴FBG位置示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。应当理解，尽管在本专利技术实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统，其特征在于，包括：光纤布拉格光栅传感器、光纤光栅解调仪和OPGW光缆；/n所述光纤布拉格光栅传感器，包括：光纤光栅FBG1、光纤光栅FBG2和三角形悬臂梁，所述光纤光栅FBG1粘贴于所述三角形悬臂梁的外侧，所述光纤光栅FBG2粘贴于所述三角形悬臂梁的内侧，所述光纤布拉格光栅传感器，固定于OPGW光缆上，用于测量因覆冰后产生的应力；/n所述光纤光栅解调仪与所述光纤布拉格光栅传感器相连，用于解调出所述光纤布拉格光栅传感器产生应力后反馈给所述光纤光栅解调仪的波长值，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,通过所述复合波长偏移量对覆冰厚度进行实时监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤布拉格光栅的覆冰实时监测系统，其特征在于，包括：光纤布拉格光栅传感器、光纤光栅解调仪和OPGW光缆；
所述光纤布拉格光栅传感器，包括：光纤光栅FBG1、光纤光栅FBG2和三角形悬臂梁，所述光纤光栅FBG1粘贴于所述三角形悬臂梁的外侧，所述光纤光栅FBG2粘贴于所述三角形悬臂梁的内侧，所述光纤布拉格光栅传感器，固定于OPGW光缆上，用于测量因覆冰后产生的应力；
所述光纤光栅解调仪与所述光纤布拉格光栅传感器相连，用于解调出所述光纤布拉格光栅传感器产生应力后反馈给所述光纤光栅解调仪的波长值，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,通过所述复合波长偏移量对覆冰厚度进行实时监测。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三角形悬臂梁，包括：
第一端部，所述第一端部包括第一圆孔；
第二端部，所述第二端部圆弧直径大于所述第一端部圆弧直径，所述第二端部包括第二圆孔，所述第二圆孔与所述第一圆孔直径相同；
侧壁，所述侧壁连接所述第一端部和第二端部同侧；所述侧壁与所述第一端部、第二端部围成一个梯形孔。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光纤光栅FBG1粘贴于所述侧壁的外侧；所述光纤光栅FBG2粘贴于所述梯形孔的靠近所述第二端部的内侧。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过所述波长值计算出复合波长偏移量,通过所述复合波长偏移量对覆冰厚度进行实时监测，包括：
当OPGW光缆上附有覆冰时，使得三角形所述悬臂梁产生应力；
通过所述光纤光栅解调仪解调出所述光纤布拉格光栅传感器产生应力后反馈给所述光纤光栅解调仪的波长值；
通过所述波长值计算出复合波长偏移量，获得覆冰厚度与所述复合波长偏移量的关系，计算出覆冰厚度。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治国，王潇潇，颜哲昊，李路明，肖子洋，陈兴，陈硕，
申请(专利权)人：北京邮电大学，国网江西省电力有限公司信息通信分公司，全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11