一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，包括储液罐、若干通液管、若干通气管、应变传感光缆、若干个光栅静力水准仪和数据采集记录仪，通过布设在关键部位的各类监测传感器，获取设备基础的状态信息，利用可靠的光纤传感网络将采集信号传输至管理中心；实现获取的设备基础状态信息、分析结果、安全状况信息以及预警信息进行存储、归档、汇总、管理等功能；利用超低反射率光栅作为微测力敏感元件，通过水位高度差对浮筒产生的浮力变化对光栅波长的影响来测量该位置相对基准水面的沉降量，具有高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快。响应时间快。响应时间快。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统


[0001]本专利技术涉及变电站土木建筑工程监测领域，尤其是一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统。

技术介绍

[0002]变电站是电力系统中传输与变换能源的重要枢纽，也是国家重点基础建设的重要组成部分。随着我省城乡建设水平不断提高，土地资源日益紧缺，变电站选址难度不断加大，有时被迫需要建设在某些特殊地质的地区。
[0003]若建设区域的地基含水量高，软土层深厚，则容易导致设备基础不均匀沉降以致变形、开裂。当设备基础局部或整体沉降超过一定范围时，就会影响设备的安全稳定运行甚至造成重大安全事故。
[0004]变电站地质沉降主要依靠运维人员人工巡检、视频监控等手段，精密的测量需要依靠测绘专业人员定期水准仪测量，存在实时性较差，无法及时发现和消除隐患，或者精度不足，现象特征不明显时较难判断等缺点。
[0005]因此，研究一种新型的变电站沉降监测方法，实现长期、实时、在线的高精度测量，提高变电站维护效率、降低运维成本，具有重大社会效益和经济效益。
[0006]例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于激光传感器的变电站建筑物沉降监测系统”，其公开号为CN107869981A，通过在线监测系统不受天气影响，基本上在各种环境下均可长期、不间断的测量分析，实现自动化、远程化监测，快速有效的准确实时掌握变电站建筑物安全状态，包括监测灵敏度低、响应速度慢，维护成本较高，实时在线采集数据的精度较低的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术是为了克服现有技术中，变电站地基沉降、形变监测装置灵敏度较低，监测过程受电磁影响较大，耐腐蚀性能较差，无法实现长期、实时、在线的高精度监测，变电站运维成本较高的问题，提供了一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，它结合了光纤光栅（FBG）和布里渊分布式传感（B
‑
OTDR）的优势，不仅灵敏度高、响应速度快，而且单根光纤上可复用上万只传感器，可实现长距离、高精度、高速度的测量，是大规模网络化监测的首选方案。
[0008]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，其特征是，包括储液罐、若干通液管、若干通气管、应变传感光缆、若干个光栅静力水准仪和数据采集记录仪，所述储液罐包括主储液罐和若干子储液罐，所述通液管从所述主储液罐接出后接入子储液罐底部将各个子储液罐底部连接，所述通气管安装连接在各个子储液罐的上端，所述应变传感光缆一端安装在各个子储液罐顶部，所述应变感应光缆另一端接入数据采集记录仪，所述通液管从储液罐底部接出，另一端接入任一光栅静力水准仪底端，从通液管接入口再
次接出通液管，所述通液管的另一端在光栅静力水准仪的相同位置接入，以此类推通过通液管将所有光栅静力水准仪的水体部连通，每个光栅静力水准仪之间的水可通过通液管相互流动，所述通气管从所述光栅静力水准仪的上端接出，从通气管接入口再次接出通气管，所述通气管的另一端在光栅静力水准仪的相同位置接入，以此类推通过通气管将所有光栅静力水准仪的气体部连通，所述光缆穿过并接入光栅静力水准仪气体部的上端高于通气管处。
[0009]通过布设在关键部位的各类监测传感器，获取设备基础的状态信息，利用可靠的光纤传感网络将采集信号传输至管理中心；实现获取的设备基础状态信息、分析结果、安全状况信息以及预警信息进行存储、归档、汇总、管理等功能。
[0010]作为优选，所述光栅静力水准仪包括有光栅传感器，所述光栅传感器包括光栅敏感元件、浮筒和储液桶，每个光栅传感器包括一根测压光栅和一根测温光栅，所述浮筒放置在储液桶内，储液桶内的水位高度改变产生水压变化，传感器通过浮筒感应水压变化，传递到压力光栅进行检测，测温光栅检测当前温度并对传感器进行温度补正，修正因外温变化引起的传感器数据漂移和水压变化。
[0011]采用超低反射率光栅阵列静力水准仪对变电站大型设备基础沉降进行长期、实时、在线监测，该水准仪采用液体连通器原理，利用超低反射率光栅作为微测力敏感元件，通过水位高度差对浮筒产生的浮力变化对光栅波长的影响来测量该位置相对基准水面的沉降量，具有高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快，工作寿命长等优点。
[0012]作为优选，所述光栅敏感元件包括超低反射率光栅，基于所述超低反射率光栅构成超低反射率光栅阵列，将所述超低反射率光栅阵列集成构成传感光纤，并将所述传感光纤紧包海萃料形成新型光纤，利用超低反射率光栅作为微测力敏感元件，通过水位高度差对浮筒产生的浮力变化对光栅波长的影响来测量该位置相对基准水面的沉降量，具有高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快，工作寿命长等优点。
[0013]作为优选，所述新型光纤进行基于金属基带材料的封装成缆，通过定点安装的方式埋装到待监测区域的土壤。
[0014]通过多层次的紧包设计以及土壤或混凝土的组合安装，使得新型光纤具有很好的应变一致性和抗压抗弯型，并能抵御各类恶劣工况和极端天气环境的干扰。
[0015]作为优选，所述光栅静力水准仪安装在换流变广场的混凝土防火墙以及阀厅内的承重柱上，采用安装支架将光栅静力水准仪安装在统一标准高度的位置，各个光栅静力水准仪通过应变感应光缆串接，串接位置高于通气管水平位置，完成串接后连接到信号调解设备进行数据信号处理。
[0016]作为优选，所述阀厅内的光栅静力水准仪安装高度离阀厅地面40cm，混凝土防火墙上的光栅静力水准仪安装高度与阀厅钢柱上的光栅静力水准仪一致，所述应变感应光缆沿阀厅周围布置，固定在与阀厅连接的墙体上。
[0017]作为优选，所述光栅水准在GIS室管线出口附近的承重钢柱外侧布置1只光栅静力水准仪，用于监测出口处基础沉降；其余光栅静力水准仪安装在独立支墩的侧面，来监测支墩基础沉降。
[0018]作为优选，水准仪的安装底板用膨胀螺栓固定与基本等高的支墩侧面；应变传感光缆沿支墩并排铺设，使监测区带与裂缝走向以大角度相交并穿越，在固定方向开挖土槽
以进行锚固件的布设和光缆的铺设工作。
[0019]因此，本专利技术具有以下有益效果：通过布设在关键部位的各类监测传感器，获取设备基础的状态信息，利用可靠的光纤传感网络将采集信号传输至管理中心；实现获取的设备基础状态信息、分析结果、安全状况信息以及预警信息进行存储、归档、汇总、管理等功能；利用超低反射率光栅作为微测力敏感元件，通过水位高度差对浮筒产生的浮力变化对光栅波长的影响来测量该位置相对基准水面的沉降量，具有高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快，工作寿命长等优点；通过多层次的紧包设计以及土壤或混凝土的组合安装，使得新型光纤具有很好的应变一致性和抗压抗弯型，并能抵御各类恶劣工况和极端天气环境的干扰。
附图说明
[0020]图1是本专利技术光栅静力水准仪示意图；图2是本专利技术高端阀厅及换流变基础光纤静力水准仪布置示意图；图3是本专利技术GIS管道支墩测点分布图；图4是本专利技术应变传感光缆埋地安装示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，其特征是，包括储液罐、若干通液管、若干通气管、应变传感光缆、若干个光栅静力水准仪和数据采集记录仪，所述储液罐包括主储液罐和若干子储液罐，所述通液管从所述主储液罐接出后接入子储液罐底部将各个子储液罐底部连接，所述通气管安装连接在各个子储液罐的上端，所述应变传感光缆一端安装在各个子储液罐顶部，所述应变感应光缆另一端接入数据采集记录仪。2.根据权利要求1所述的一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，其特征是，所述光栅静力水准仪包括有光栅传感器，所述光栅传感器包括光栅敏感元件、浮筒和储液桶，每个光栅传感器包括一根测压光栅和一根测温光栅，所述浮筒放置在储液桶内，储液桶内的水位高度改变产生水压变化，传感器通过浮筒感应水压变化，传递到压力光栅进行检测，测温光栅检测当前温度并对传感器进行温度补正，修正因外温变化引起的传感器数据漂移和水压变化。3.根据权利要求1或2所述的一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，其特征是，所述光栅敏感元件包括超低反射率光栅，基于所述超低反射率光栅构成超低反射率光栅阵列，将所述超低反射率光栅阵列集成构成传感光纤，并将所述传感光纤紧包海萃料形成新型光纤。4.根据权利要求3所述的一种基于光栅静力水准传感网络的变电站沉降在线监测系统，其特征是，所述新型光纤进行基于金属基带材...

【专利技术属性】
技术研发人员：范圆圆，江一帆，毛铭祺，郑幸，薛懋，严振涛，
申请(专利权)人：浙江静远电力实业有限公司，
类型：发明
国别省市：