用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统技术方案

一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统，包括石英传感器、无线网络和终端计算机；石英传感器与无线网络信号连接，无线网络与终端计算机信号连接。石英传感器包括驱动器、激光器、Ｙ形光纤束、滤波器、耦合器、石英玻璃棒、等效处理器、终端光纤束、第一光电变换器、第二光电变换器和基板；驱动器输出端与激光器连接，激光器输出端与Ｙ形光纤束连接；Ｙ形光纤束的第一输出端与第一光电变换器连接；Ｙ形光纤束的第二输出端与滤波器连接，滤波器输出端与石英玻璃棒连接，石英玻璃棒的外表面装有等效处理器，石英玻璃棒末端通过耦合器与终端光纤束、第二光电变换器依次连接；两光电变换器均与基板相接。它能准确、实时、在线实现绝缘子灰密监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用在高压输电线路上的测量装置，具体地说是一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统。技术背景架空输电线路在运行过程中，空气中的尘土、盐碱、工业烟尘等各种微粒或鸟粪都会堆积在绝缘子外表面形成污秽层；绝缘子的积污是指绝缘子运行一定时间后表面污秽所达到的饱和值，即粘附到绝缘子表面的污秽和被雨水冲刷掉与被风吹掉的污秽在宏观上所达到的动平衡状态。绝缘子的污秽程度与其造型、环境污秽种类及程度、线路附近气候条件等因素有关，在整个积污过程中，当受到雨水的自洁作用，绝缘子表面的污秽呈锯齿状下降，然后再逐渐上升。污秽在未达到饱和值前，总的趋势为上升状态，直至达到饱和值为止。 高压绝缘子表面的污秽包含溶性成分和不溶性成分，其中可溶性成分的含量用盐密(等值盐密度ESDD)表示，灰密(非可溶沉淀物密度NSDD)是指附着绝缘子表面不能溶解于水的物质除以表面积的结果，用于定量表示绝缘子表面非可溶残渣含量。 高压绝缘子表面的污秽，特别是灰密对电力系统的安全运行产生严重的影B向，因此，要求定期监测和清洗绝缘子表面的灰密。传统的灰密检测方法是首先将线路停电，人工清洗绝缘子表面污秽，然后利用天平和滤纸测量出不溶于水的灰份重量。整个监测过程时间长，劳动强度大，测量数据分散，又不能跟踪随时间的灰密变化状况。 准确测量灰密值，结合电网当地运行经验和污湿特性，正确划分出运行线路的污秽等级，对于电网的安全运行尤为重要。而灰密测量已被各省网公司列为防污日常管理工作中的重点，传统的灰密测试法需耗费大量的人力、物力、财力，所测数据只能反映某个固定时段的灰密数据，同时测量方式易受天气、人员水平所限，误差较大，另外，测量时大量的高空作业具有一定的危险性。随着现代化监测技术的发展，急需一种能够达到实时、连续、在线、准确测量运行绝缘子灰密的测量方式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统，该系统实现了实时、连续、在线、准确测量运行绝缘子表面的灰密。 本专利技术实现上述目的所采取的技术方案如下一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统，其特征在于它包括石英传感器、无线网络和终端计算机；石英传感器与与终端计算机之间通过无线网络信号连接；传输检测数据。 石英传感器包括驱动器、激光器、Y形光纤束、滤波器、石英玻璃棒、等效处理器、耦合器、终端光纤束、第一光电变换器、第二光电变换器和基板； 驱动器输出端与激光器连接，激光器输出端与Y形光纤束连接；Y形光纤束的第一输出端与第一光电变换器连接；Y形光纤束的第二输出端与滤波器连接，滤波器输出端与石英玻璃棒连接，石英玻璃棒的外表面装有等效处理器，石英玻璃棒末端经耦合器与终端光纤束连接，终端光纤束输出端与第二光电变换器连接；第一光电变换器和第二光电变换器均与基板相接。 基板由数据比较模块C0MP、数据处理模块PROCESS、数据传输模块TRANS组成；数据比较模块与数据处理模块连接，数据处理模块与数据传输模块连接，数据传输模块与无3线网络信号连接。 使用时，将石英传感器悬挂到环境污秽比较严重输电线路上，即将石英传感器放置在与高压线路绝缘子处在相同污染的大气环境中，那么，石英传感器所受到的污染程度与绝缘子所受到的污染程度相同，通过石英传感器对环境的灰密值进行测量，并将测得数据通过GSM无线网络传输到后台的终端计算机上进行运算分析，从而通过相关参数的变化反映出现场灰密的变化。 使用过程中，可定期对石英传感器悬挂区域输电线路绝缘子污秽程度进行现场人工测量，通过对石英传感器测量数据和人工测量数据进行比较试验，确保两者数据的一致性。 本专利技术的核心专利技术点是石英传感器，基本原理如图3所示。它利用多模介质光波导中的渐逝场实现传感。置于大气中的低损耗石英玻璃棒是一个以棒为芯、大气为包层的多模介质光波导。它由基模和高次模共同传输光功率。主要光功率由基模在波导的芯中传输，小部分光功率将沿着芯包界面传输。它将有小部分光功率进入大气中，这就是波导中的渐进场光功率，石英传感系统就是利用它来传感灰密。当石英玻璃棒上无污秽时，由于石英的折射率大于空气的折射率，其传输损耗很小，石英玻璃棒的输出功基本不变；当石英玻璃棒上有污秽时，由于污秽的折射率大于石英的折射率，它破坏了光的全反射传输条件产生损耗。因此，通过检测则通过石英玻璃棒的输出光功率的损耗变化就可以检测出污秽的大小，通过对各种环境参数的综合数字处理就可得到灰密值。透过石英玻璃棒进入大气层的光功率大小与多种因素有关，如污秽的组成成份、在石英玻璃棒中传输的光功率、石英玻璃棒的直径、折射率、损耗、数值孔径和激光光波长等诸多因素有关，这些因素的共同作用决定了光传感测量灰密的灵敏度。 本专利技术利用监测石英传感器的光能参数变化，建立具有对应关系的数学模型计算得出绝缘子表面的灰密，同时利用传统的人工监测法进行数据对比，经过对数学模型的不断修正，实现对输电线路污秽程度的在线监测。 根据国网公司新颁企标《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》，要求采用饱和污秽度取代年度盐密来指导外绝缘配置。饱和污秽度是指绝缘子连续工作3 5年积污后，达到动态平衡时的最大污秽度。相较人工方法测取时间的不确定性、实验方式的破坏性以及人工测量的人为误差，本系统可以准确捕捉积污期间的饱和污秽度，为新建输变电工程提供外绝缘设计依据；掌握电网主网架输变电设备的积污规律，从而预防、减少污闪事故的发生。 本专利技术在不停电的情况下对灰密进行实时、在线监测，能够防止电网污闪事故的发生，对电网的运行提供安全保障，也为国民经济的发展和广大人民群众的生活质量提供保障。本专利技术最直观的优势在于可以大量节省人力、财力，还可以准确的监测到人工测量方法很难或不能测量的饱和污秽度及实时状态污秽度，解决了人工测量方法带来的各种问题，能够准确、实时、在线的实现绝缘子灰密监测。 附图说明图1是本专利技术的组成示意图 图2是石英传感器的结构示意图， 图3是石英传感器基本原理图。 图中l-GSM无线网络，2-石英传感器，201-驱动器、202-激光器、203-Y形光纤束、204-滤波器、205-石英玻璃棒、206-等效处理器、207_终端光纤束、208_第-光电 变换器、209-第二光电变换器、210-基板、211-数据比较模块C0MP、212-数据处理模块 PR0CESS、213-数据传输模块TRANS、214-耦合器，3_终端计算机，4-铁塔，01-激光源， 02-输出光，El-基模，E2-高次模，Wl-污秽物，W2-污秽物。具体实施方式如图1所示一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统， 其特征在于它包括悬挂在各个输电线路铁塔4的石英传感器2、GSM无线网络1和终端计算 机3 ;石英传感器2与终端计算机3之间通过GSM无线网络1信号连接；相互传输信号。 参见图2 :石英传感器2包括驱动器201、激光器202、Y形光纤束203、滤波器204、 石英玻璃棒205、等效处理器206、终端光纤束207、耦合器214、第一光电变换器208、第二光 电变换器209和基板210 ; 驱动器201输出端与激光器202连接，激光器202输出端与Y形光纤束203连接； Y形光纤束203的第一输出端与第一光电变换器208连接；Y形光纤束203本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统，其特征在于：它包括石英传感器（２）、无线网络（１）和终端计算机（３）；所述石英传感器（２）与所述终端计算机（３）之间通过所述无线网络（１）信号连接；相互传输信号。

【技术特征摘要】
一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统，其特征在于它包括石英传感器(2)、无线网络(1)和终端计算机(3)；所述石英传感器(2)与所述终端计算机(3)之间通过所述无线网络(1)信号连接；相互传输信号。2. 如权利要求1所述的一种用于测量高压输电线路灰密的石英传感器系统，其特征在于所述石英传感器(2)包括驱动器(201)、激光器(202) 、Y形光纤束(203)、滤波器(204)、石英玻璃棒(205)、等效处理器(206)、终端光纤束(207)、耦合器(214)、第一光电变换器(208)、第二光电变换器(209)和基板(210);所述驱动器(201)输出端与所述激光器(202)连接，所述激光器(202)输出端与所述Y形光纤束(203)连接；所述Y形光纤束(203)的第一输出端与所述第一光电变换器(208)连接；所述Y形光纤束(203)的第二输出端与所述滤波器(204)连接，所述滤波器(204)输出端与所述石英玻璃棒(205)连接，所述石英玻璃棒(205)的外表面装有所述等效处理器(206)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世斌，刘生琳，杨帆，张学云，柴世刚，宋巍巍，周飞，
申请(专利权)人：甘肃省电力公司金昌供电公司，武汉康普常青软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]