基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置的製作方法
2023-08-10 14:57:46 1
專利名稱：基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力設備監測技術領域，涉及一種用於輸電線路舞動狀態在線監測系統的傳感裝置，具體涉及一種輸電線路舞動在線監測系統中的傳感裝置。
背景技術：
輸電線路舞動是輸電線覆冰在風激勵的作用下發生的一種低頻(約為0. 1 3Hz)、大振幅(最大振幅可達到導線直徑的5 300倍)的自激振動。輸電線路的舞動幅度大，持續時間長，對輸電線路的運行安全形成巨大威脅，易造成相間閃絡、金具損壞，杆塔倒塌，導線折斷等嚴重事故，導致重大的經濟損失和社會影響，是影響輸電線路運行的重大安全隱患。我國是線路舞動發生頻繁的國家之一，有關記載始於1950年代。隨著我國電力工業的進步，高壓和超高壓線路廣泛興建，大跨距、大直徑、多分裂輸電線已經普遍應用，線路舞動問題不可忽視，尤其在某些地形複雜和大跨越線段，舞動的問題更應受到重視。輸電導線舞動是國內外的研究熱點問題，針對輸電導線舞動的理論以及抑制舞動技術已取得一定成果。一般認為，舞動的形成主要取決於三方面因素覆冰、風激勵和線路結構與參數。由於這些因素的隨機性，使實際工程中所發生的舞動問題非常複雜。因此，研究輸電線路舞動狀態的在線檢測和預警系統十分必要。對於輸電線路舞動狀態的在線檢測技術系統開發而言，舞動監測傳感裝置是需要解決的首要問題。以往在此方面已有一些研究，主要技術集中在壓電、電阻應變片與各種彈性敏感元件構成的位移、加速度等傳感裝置方面。但應注意到，針對高壓輸電線路舞動的測試，若採用以往研究的電量傳感器，存在極為不利的影響因素(1)線路的強大的交變電磁場，可能在電量傳感裝置的引線上產生較高的感應電壓；(2)絕緣子金具的尺寸狹小，較大體積傳感裝置的質量、調理和補償電路構建困難；(3)電量傳感裝置的供電問題。這些因素將導致測試結果產生較大誤差，也限制了電量傳感裝置在長距離輸電線路舞動檢測的實際應用。因此開發一種輸電線路舞動在線監測系統中的新型傳感器單元就顯得極為迫切。
發明內容本實用新型提供了一種基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置。光纖光柵具有良好的溫度、應變特性，其中心波長的偏移量與溫度、應變的變化量有良好的線性關係， 且可較方便的實現多點檢測和長距離(數十公裡)的光波傳輸。光纖光柵傳感裝置不需要供電，抗電磁幹擾能力強；同時，具有較高的靈敏度，體積小、重量輕，更容易實現分布式傳感器陣列多點檢測等特點，可以解決現有的應力和溫度傳感器易受強電磁場幹擾、測量精度不高等問題，為輸電線路的導線狀態監測提供準確、可靠的監測技術和裝置。本實用新型採用的技術方案為外殼與上下兩個吊耳固接為一個整體；外殼的內壁左側設置一個外伸彈性懸臂梁，梁的自由端固定有質量塊，外殼內壁底部也設有一個外伸彈性懸臂梁，梁的自由端固定有質量塊；在兩個外伸彈性懸臂梁上沿伸展方向各附有一個光纖光柵應力敏感元件。所述光纖光柵應力敏感元件採用的是光纖布拉格光柵應力敏感元件。所述外殼與吊耳均採用不鏽鋼製造。所述吊耳上加工有通孔。本實用新型的主要特徵，是採用基於光纖光柵的應力敏感元件，實現對運動物體雙向加速度的檢測。相對於現有的電量加速度傳感裝置，本實用新型傳感器裝置具有以下優點(1)現場不需要供電，可以解決野外供電困難問題。(2)抗電磁幹擾，耐腐蝕，靈敏度較高，防止了輸電線路的電磁感應對傳感器的影響，並且因光纖的電絕緣、耐腐蝕特性，更適合在複雜惡劣的環境下工作。(3)體積小、重量輕，易於實現長距離(可達數十公裡)的檢測信號傳輸，便於實現分布式傳感器陣列的多點檢測，有利於與現有光通信技術組成遙測網和光纖傳感網絡。
圖1是本實用新型傳感器裝置一種實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型傳感器裝置安裝使用的結構示意圖。圖3為本實用新型的原理示意圖。圖中標號1-外殼，2-光纖光柵應力敏感元件，3-質量塊，4-外伸彈性懸臂梁，5-杆塔，6_絕緣子串，7-吊耳，8-雙向加速度傳感裝置，9-懸垂線夾，10-輸電線路，
具體實施方式
本實用新型提供了一種基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型傳感器裝置一種實施例的結構。如圖2所示，外殼1與上下兩個吊耳 7固接成一個整體，形成傳感裝置本體，採用不鏽鋼製造。吊耳7上加工有通孔。外殼1的內壁左側有外伸彈性懸臂梁4，梁的自由端有質量塊3，同樣內壁底部有一根外伸彈性懸臂梁4，自由端設有質量塊3，質量塊3與外伸梁4固接為一體；在兩個外伸彈性懸臂梁4上沿伸展方向，各附有光纖光柵應力敏感元件2。光纖光柵應力敏感元件2所需的寬帶光源、 波長偏移量檢測與數據採集，由放置在有電源條件的變電所或線務站的光纖光柵檢測系統提供，通過光纖實現長距離的傳輸。本實用新型傳感器裝置的工作過程為雙向加速度傳感裝置8與絕緣子串6連接，並安裝在杆塔5上；傳感裝置8同時與固接於導線10的懸垂線夾9連接。當導線10沿水平和豎直(對應X和Z)方向舞動時，雙向加速度傳感器8隨之產生運動，在慣性力的作用下，質量塊3使外伸彈性懸臂梁4產生的彎曲變形，導致貼附在外伸彈性懸臂梁4上的光纖光柵敏感元件2產生應變，從而引起光纖光柵的中心波長隨之發生偏移，通過測量此波長偏移量，可獲知相應的慣性載荷變化，進而實現X和Z方向加速度的測量。 根據輸電導線舞動機理的研究結果，線路舞動狀態可通過對線路的加速度、應變、 位移等物理量進行檢測，判斷舞動的發生及其影響程度。本實用新型將線路的加速度和應變作為被測物理量，在輸電線路布置基於光纖光柵的加速度傳感裝置，將由於舞動加速度所產生載荷導致的敏感構件應變，轉換為光纖光柵的中心波長偏移量，且此波長偏移量與作用力呈線性比例關係，通過檢測和分析，並計算出相應的作用載荷數值，進而獲得產生載荷的加速度關係數據，實現對線路舞動的檢測。
權利要求1.基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置，其特徵在於，外殼(1)與上下兩個吊耳(7)固接為一個整體；外殼(1)的內壁左側設置一個外伸彈性懸臂梁，梁的自由端固定有質量塊，外殼(1)內壁底部也設有一個外伸彈性懸臂梁，梁的自由端固定有質量塊；在兩個外伸彈性懸臂梁上沿伸展方向各附有一個光纖光柵應力敏感元件。
2.根據權利要求1所述的基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置，其特徵在於， 所述光纖光柵應力敏感元件採用的是光纖布拉格光柵應力敏感元件。
3.根據權利要求1所述的基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置，其特徵在於， 所述外殼(1)與吊耳(7)均採用不鏽鋼製造。
4.根據權利要求1所述的基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置，其特徵在於， 所述吊耳(7)上加工有通孔。
專利摘要本實用新型屬於電力設備監測技術領域，特別涉及一種基於光纖光柵的輸電線路舞動監測傳感裝置。該裝置包括吊耳、外殼、質量塊和敏感元件吊耳與外殼固接為一個整體，外殼的內壁左側有外伸彈性懸臂梁，梁右端有質量塊，內壁底部有外伸彈性梁，端部有質量塊，質量塊與梁為一體，在兩個梁的固定端附近沿伸展方向各附有一個光纖光柵應力敏感元件。本傳感器具有抗電磁幹擾能力強，耐腐蝕，靈敏度較高，體積小、重量輕等優點，適合在複雜環境下的輸電線路舞動的監測使用。
文檔編號G01P15/03GK202230101SQ201120035138
公開日2012年5月23日 申請日期2011年2月9日 優先權日2011年2月9日
發明者葉煜明, 李林, 楊永昆, 滕偉, 王星, 芮曉明, 陳磊, 黃浩然 申請人:雲南電網公司, 華北電力大學