基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统，多个光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器安装在间隔棒上监测支臂和框架的连接状态，光纤光栅解调模块测量光纤光栅中心波长并计算应变，数据分析模块通过应变增量判断支臂和框体是否松动并将损伤和应变信息传输到远程终端。本发明专利技术采用光纤光栅传感器，测量信号不受输电导线电磁场干扰且信号传输距离长、防雷击，有效解决巡检耗时耗力的缺点。时耗力的缺点。时耗力的缺点。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统


[0001]本专利技术属于智能电网监测领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统。

技术介绍

[0002]输电导线中的间隔棒是输电导线间的支撑装置，是获得导线弧垂、舞动等状态参数的可靠参照物。因冻雨、降雪和大风等气候因素影响，输电导线会面临着发生导线舞动危险，容易引起间隔棒疲劳损伤，进而导致导线相间短路，严重危害电网安全运行。因此实现输电导线间隔棒在线监测具有重要的意义。
[0003]间隔棒随着导线运动，其支臂处于振动状态，间隔棒的支臂和框体容易松动，构件之间容易出现滑动间隙，导致磨损失效。目前对于间隔棒监测主要集中在视频定位以及通过人工巡检或无人机等方法对间隔棒的工作状态进行巡检，巡检不仅检测周期长而且劳动强度大，而对于间隔棒的在线损伤或受力监测缺乏有效的监测方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统。
[0005]本专利技术的技术方案为：基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统包括光纤光栅应变传感器(1)、光纤光栅温度传感器(2)、传输光纤(3)、光纤光栅解调模块(4) 和数据分析模块(5)，其特征在于多个光纤光栅应变传感器(1)和光纤光栅温度传感器(2)安装在间隔棒上并通过传输光纤(3)连接形成一条光通路，光通路通过传输光纤连接到光纤光栅解调模块(4)，光纤光栅解调模块(4)采集各个光纤光栅传感器的光纤光栅中心波长并传输到数据分析模块(5)，数据分析模块(5)识别间隔棒损伤或应变并通过内置数据无线传输模块传输到远程终端。
[0006]光纤光栅应变传感器(1)为片式结构，由光纤光栅(1
‑
1)和片式橡胶(1
‑
2)组成，光纤光栅(1
‑
1)在片式橡胶(1
‑
2)成型片材过程中埋入。
[0007]所述的光纤光栅应变传感器(1)采用环氧树脂胶粘帖固定在间隔棒的支臂和框体的连接位置，光纤光栅应变传感器(1)数量等于间隔棒的支臂数量。
[0008]光纤光栅温度传感器(2)为毛细管封装光纤光栅温度传感器，采用环氧树脂胶粘帖固定在间隔棒的框体上。
[0009]所述的光纤光栅应变传感器(1)和光纤光栅温度传感器(2)的各个光纤光栅初始中心波长相差5nm，并通过传输光纤(3)在框体上形成一条光通路。
[0010]光纤光栅解调模块(4)与上述光通路相连，采集光纤光栅应变传感器(1)和光纤光栅温度传感器(2)的中心波长并传输到数据分析模块(5)。
[0011]所述的数据分析模块(5)内置数据无线传输模块，间隔棒损伤信息通过数据无线传输模块传输到远程终端。
[0012]所述的间隔棒损伤信息是基于光纤光栅应变传感器(1)测量应变与初始应变的差值判定间隔棒的支臂和框体是否发生松动损伤。
[0013]本专利技术的效果和益处是采用光纤光栅传感技术本身不受电磁场影响，信号传输距离长且体积小、耐久性好，布设在输电导线间隔棒上不受输电线电磁干扰和防雷击，适合间隔棒长期的损伤监测，解决了传统巡检耗时耗力的问题。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统框架示意图。
[0015]图2为本专利技术的光纤光栅应变传感器结构示意图。
[0016]图1中：1光纤光栅应变传感器；2光纤光栅温度传感器；3传输光纤；4光纤光栅解调模块；5数据分析模块。
[0017]图2中：1
‑
1光纤光栅；1
‑
2片式橡胶。
具体实施方式
[0018]以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。
[0019]附图1为本专利技术的基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统框架示意图。具体实施方式是多个光纤光栅应变传感器(1)采用环氧树脂胶安装固定在间隔棒的支臂和框体的连接位置，光纤光栅应变传感器(1)的个数等于支臂的数量；光纤光栅温度传感器(2)为毛细管封装光纤光栅温度传感器，采用环氧树脂胶固定在间隔棒的框体上；各个光纤光栅应变传感器(1)和光纤光栅温度传感器(2)通过传输光纤(3) 在框体上串联形成一条光通路，各个光纤光栅传感器的初始中心波长相差5nm，光纤光栅温度传感器(2)主要用于对光纤应变传感器(1)进行环境温度补偿，光纤光栅解调模块(4)与光通路相连采集各个传感器的中心波长并传输到数据分析模块(5)；数据分析模块(5)内置数据无线传输模块，间隔棒损伤和应变信息通过数据无线传输模块传送到远程终端。附图1给出的是包含5个支臂的间隔棒。
[0020]所述的间隔棒损伤确定具体实施步骤是首先基于光纤光栅温度传感器(2)的波长变化量Δλ
tt
和光纤光栅温度传感器(2)温度感知系数C
tt
计算环境温度变化量ΔT；然后，基于光纤光栅应变传感器(1)的温度感知系数C
εt
和环境温度变化量ΔT计算出因环境温度改变的波长变化量Δλ
t
，光纤光栅应变传感器(1)直接测量的波长变化量Δλ
εt
减去Δλ
t
得到光纤光栅应变传感器(1)由应变引起的波长变化量Δλ
ε
，即为经过温度补偿后的波长变化量，由光纤光栅应变传感器(1)的应变感知系数和Δλ
εt
可以计算得到光纤光栅应变传感器(1)感知的应变；最后，将此计算的应变与初始应变进行对比，判断间隔棒的支臂和框体是否松动，如果测量应变和初始应变差异大，表明松动间隙大、损伤严重。温度初值和应变初值为光纤光栅温度传感器(2)和光纤光栅应变传感器(1)安装在间隔棒上的初始值。
[0021]附图2为本专利技术的光纤光栅应变传感器结构示意图。具体实施方式是光纤光栅(1
‑
1) 在片式橡胶(1
‑
2)成型片材过程中埋入。
[0022]以上所述仅表达本专利技术的实施方式，但并不能因此而理解为对本专利技术专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统，包括光纤光栅应变传感器(1)、光纤光栅温度传感器(2)、传输光纤(3)、光纤光栅解调模块(4)和数据分析模块(5)，其特征在于：多个光纤光栅应变传感器(1)和光纤光栅温度传感器(2)安装固定在间隔棒上，并通过传输光纤(3)串联形成一条光通路，光纤光栅解调模块(4)与光通路连接，数据分析模块(5)读取光纤光栅解调模块(4)采集的各个传感器的中心波长识别间隔棒损伤和应变并传输到远程终端。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统，其特征在于光纤光栅应变传感器(1)由光纤光栅(1
‑
1)和片式橡胶(1
‑
2)，光纤光栅(1
‑
1)在片式橡胶(1
‑
2)成型过程埋入，采用环氧树脂胶固定在间隔棒的支臂和框体连接位置。3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的输电导线间隔棒损伤监测系统，其特征在于光纤光栅温度传感器(2)为毛细管封装光纤光栅温度传感器，采用环氧树脂胶粘帖固定在间隔棒的框体上。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建平，王晓雪，
申请(专利权)人：大连博瑞鑫科技有限公司，
类型：新型
国别省市：