一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器，包括框体，框体包括至少两个横梁和至少两个纵梁，纵梁之间平行设有加载端以加载拉力；每个横梁与加载端的连接处设置有传感器组；每个横梁和纵梁的外侧分别设置有传感器组；横梁中的一组传感器组包括两个应变传感器，其余各组传感器组包括应力传感器和温度传感器。本实用新型专利技术提供的光纤光栅三维拉力传感器可以在变电站高电压情况下对套管进行三维拉力监测，并且利用较少数量的压力传感器，且测量数据准确。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器
本技术涉及电力光纤传感
，具体为一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器。
技术介绍
金具是送电线广泛使用的铁制或铝制金属附件，大部分金具在运行中需要承受较大的拉力，有的还要同时保证电气方面接触良好。特高压变电站变压器套管端部接线金具由于设计不合理、套管端部接线柱盖板强度不足、密封设计存在薄弱环节等问题，导致套管顶部接线柱的横向受力超过设计值，长期作用下导致套管端部变形后密封失效后进水，最终导致主变发生匝间短路故障。为了分析套管端部接线金具受力情况，目前主要采用仿真分析的方法，但仿真分析需设定多个假设条件，不能充分反映实际受力情况，并且不能得到实验数据验证，指导改造存在较大风险，因而需要开展实物试验，为优化设计提供依据。由于套管端部接线金具形状特殊，目前未有很好的测试方法及装置，大多是直接人工操作使用传感器进行检测，因此开展实物应力试验困难，无法实时采集拉力信息。申请号为201620904210.8的技术公开了一种变压器高压套端部羊角型金具三维拉力传感器，框体包括上横梁、下横梁、左横梁和右横梁，所述框体的上横梁和下横梁均在水平方向设置三个孔，所述框体中部设置有中横梁，所述中横梁在水平方向设置三个孔，所述上横梁、中横梁和下横梁的孔在竖直方向对应；所述上横梁、下横梁、左横梁、右横梁及连接部均设有拉力传感器。使用该三维拉力传感器，使用范围为在应变片上使用，且只能在断电情况下使用，不能连续检测；进一步地，该三维拉力传感器使用的拉力传感器数量较多，结构复杂。申请号为201620904371.7技术公布了一种变压器高压套管端部一字型金具三维拉力传感器，包括框体结构、应变传感器布置位置、电源，在框体四周孔洞里布置应变片实现对变电站变压器套管的三维拉力测试。该技术采用的是应变传感器，无法克服应变传感器的缺点，不能在实际的变电站运行环境中进行长时间持续稳定的测量，且使用的应变片数量较多，布置繁琐，还是无法对变电站变压器套管的实际工作条件下的三维拉力进行测试。
技术实现思路
本技术的一个目的是要提供一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器，以至少解决现有技术存在的部分缺陷。本技术一个进一步的目的是该光纤光栅三维拉力传感器适用范围广。本技术另一个进一步的目的是光纤光栅三维拉力传感器使用传感器数量少，测量精准。特别地，本技术提供了一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器，包括框体，框体包括至少两个横梁和至少两个纵梁，纵梁之间平行设有加载端以加载拉力；每个横梁与加载端的连接处设置有传感器组；每个横梁和纵梁的外侧分别设置有传感器组；横梁中的一组传感器组包括两个应变传感器，其余各组传感器组包括应力传感器和温度传感器。优选地，每个传感器组中的传感器沿框体中加载端所在的一端至另一端的纵向剖线的方向上布置；应力传感器设置于靠近加载端的一侧；温度传感器设置于背离加载端的另一侧。优选地，加载端上开有多个加载孔以加载应力。优选地，加载端与两侧的纵向横梁之间分别设有固定端。优选地，固定端开设有多个固定孔以固定光纤光栅三维拉力传感器至待检测装置。优选地，固定端设有主引线孔以引导光纤或光栅。优选地，每个横梁和每个纵梁上开设有出线孔以引出光纤或光栅。优选地，每个横梁和每个纵梁上靠近加载端的侧面的边缘处设有辅助引线孔以引导光纤或光栅。优选地，光纤光栅三维拉力传感器应用于一字型金具的检测。优选地，光纤光栅三维拉力传感器应用于羊角型金具的检测。本技术提供的光纤光栅三维拉力传感器，与现有技术相比，具有以下有益效果：本技术提供的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器可以在变电站高电压情况下对套管进行三维拉力监测，并且利用较少数量的压力传感器，且测量数据准确。进一步地，本技术提供的光纤光栅三维拉力传感器在固定端和加载端与横梁和纵梁连接部位设置光纤光栅传感器，横梁的传感器进行Y方向加载力的解调，横梁的传感器进行X反向加载力的解调，上横梁前后的传感器进行Z方向加载力的解调。其他传感器都是温度传感器，既能够对变电站高压套管进行三维力监测进行温度补偿，还能进行温度监测。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。图1为本技术提供的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器的主视结构示意图；图2为图1所示的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器的A-A方向的剖视结构示意图；图3为图1所示的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器的B-B剖视结构示意图；图4为图1所示的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器的C-C剖视结构示意图；图5为图1所示的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器的D-D剖视结构示意图；图6为图1所示的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器安装在一字型金具上的状态示意图。图7为图1所示的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器安装在羊角型金具上的状态示意图。图中：10、光纤光栅三维拉力传感器，100、框体，110、横梁，120、纵梁，130、加载端，131、加载孔，140、固定端，141、固定孔，101、主引线孔，102、出线孔，103、辅助引线孔、200、传感器组，20、一字型金具；30、接线板；40、高压套管；50、羊角型金具。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步说明。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参见图1，图1为本技术提供的变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器10主视结构示意图。该变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器10应用于光纤或光栅中对变压器高压套管(图1中未示出)的三维应力，无需断电，进行不间断监测。本技术提供的光纤光栅三维拉力传感器10包括框体100，框体100包括至少两个横梁110和至少两个纵梁120，用于加强整个光纤光栅三维拉力传感器10整体稳固。在具体实施例中，框体100包括两个横梁110和两个纵梁120，两个横梁110和两个纵梁120组成四方形框体100。纵梁120之间设有加载端130，加载端130在纵向方向(即图中的Y方向上)上和纵梁120平行，加载端130用于加载拉力。每个横梁110和纵梁120的外部分别设置有传感器组200(图1中未示出)，具体地，横梁110中的一组传感器组200包括两个应变传感器，其余各组传感器组200包括应力传感器和温度传感器。应力传感器可以检测应力，温度传感器可以对压力传感器进行温度补偿，从数学上来看，压力传感器的输出U可当做相关的环境温度T和被测压力P的二元函数，对压力传感器进行温度补偿，使三维拉力传感器10测量更加准确。进一步地，每个传感器组200沿框体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器，包括框体，所述框体包括至少两个横梁和至少两个纵梁，其特征在于：/n所述纵梁之间平行设有加载端以加载拉力；/n每个横梁与所述加载端的连接处设置有传感器组；/n每个所述横梁和所述纵梁的外侧分别设置有所述传感器组；/n所述横梁中的一组所述传感器组包括两个应变传感器，其余各组所述传感器组包括应力传感器和温度传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种变压器高压套管光纤光栅三维拉力传感器，包括框体，所述框体包括至少两个横梁和至少两个纵梁，其特征在于：
所述纵梁之间平行设有加载端以加载拉力；
每个横梁与所述加载端的连接处设置有传感器组；
每个所述横梁和所述纵梁的外侧分别设置有所述传感器组；
所述横梁中的一组所述传感器组包括两个应变传感器，其余各组所述传感器组包括应力传感器和温度传感器。


2.如权利要求1所述的光纤光栅三维拉力传感器，其特征在于：
每个所述传感器组中的传感器沿所述框体中所述加载端所在的一端至另一端的纵向剖线的方向上布置；
所述应力传感器设置于靠近所述加载端的一侧；
所述温度传感器设置于背离所述加载端的另一侧。


3.如权利要求2所述的光纤光栅三维拉力传感器，其特征在于：
所述加载端上开有多个加载孔以加载应力。


4.如权利要求3所述的光纤光栅三维拉力传感器，其特征在于：所述加载端与两侧的所述纵梁之间分别设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：司学振，吕中宾，谢凯，魏建林，杨晓辉，陶亚光，谭滔，刘祥和，仇成军，段超，张建中，任鹏亮，宋高丽，陈钊，刘光辉，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国网河南省电力公司，哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：河南;41