一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置及方法，該裝置包括輸電線路完成掛線后需觀測檔內(nèi)的導(dǎo)線，分別粘貼在所述導(dǎo)線兩端、且長度為預(yù)設(shè)長度的第一光纖bragg光柵和第二光纖bragg光柵，以及懸掛在所述導(dǎo)線弧垂處、且重量為預(yù)設(shè)重量的附加荷載。本發(fā)明所述光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置及方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中靈敏度低、可靠性低、使用壽命短和抗干擾能力差等缺陷，以實(shí)現(xiàn)靈敏度高、可靠性高、使用壽命長和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖光柵輸電【技術(shù)領(lǐng)域】,具體地，涉及一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源分布的不均勻等特性，使得特高壓及跨區(qū)域輸電成為電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢，但隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)事故危害也越來越大，不僅給電力企業(yè)帶來損失，更重要的是會對國民經(jīng)濟(jì)和整個社會穩(wěn)定及人民生活造成嚴(yán)重影響，因此應(yīng)用輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)對輸電線路所可能出現(xiàn)的問題提前預(yù)報就顯得尤為重要。
[0003]覆冰導(dǎo)線舞動及風(fēng)荷載等由于振幅很大，可以導(dǎo)致相間閃絡(luò)、金具損壞、跳閘停電、拉倒桿塔、導(dǎo)線折斷等嚴(yán)重事故，而現(xiàn)有的監(jiān)測手段主要以人工巡視為主，判斷以人為的主管判斷為主，給線路的安全運(yùn)行帶來隱患，因此研制一種可量化且具有提前預(yù)報功能的在線監(jiān)測方法就顯得尤為重要。輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)在近年來得到快速的發(fā)展，眾多監(jiān)測方法(如監(jiān)控器法和稱重法等)已在輸電監(jiān)測得到廣泛應(yīng)用，但在使用過程中我們發(fā)現(xiàn)了眾多現(xiàn)有技術(shù)所從在的缺陷，如在使用圖像監(jiān)控器法可以直觀的對輸電線路覆冰情況進(jìn)行觀察，準(zhǔn)確把握覆冰情況，但是在風(fēng)雪較大的情況下，雪花容易遮蓋監(jiān)控器鏡頭，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的分辨出導(dǎo)線的覆冰情況。稱重傳通過測量懸掛導(dǎo)線金具的應(yīng)力和傾角計算導(dǎo)線覆冰情況，該方法傳感器安裝方便，覆冰計算模型簡單，應(yīng)用范圍較廣。但由于其應(yīng)變傳感元件為電阻應(yīng)變片，測量方法為電氣測量，因此極易受到輸電線路附近強(qiáng)電磁場的干擾，導(dǎo)致測量結(jié)果不穩(wěn)定，在雷擊情況下容易損壞。因此尋找一種測量靈敏度高、可靠度高、使用壽命周期長以及不受電磁影響的輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)就顯得極為重要。
[0004]現(xiàn)階段主要的在線監(jiān)測手段主要是針對覆冰荷載，在國外，俄、加、美、日、英、芬蘭和冰島等國的科研人員在導(dǎo)線覆冰的機(jī)理、導(dǎo)線覆冰荷載等領(lǐng)域取得了大量研究成果，他們側(cè)重于導(dǎo)線除冰技術(shù)的研究和相關(guān)設(shè)備的開發(fā)，在覆冰監(jiān)測方面多年來沒有突波性進(jìn)展。但在查閱了大量文獻(xiàn)后我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的在線監(jiān)測方面都缺乏預(yù)警性和量化的手段。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在靈敏度低、可靠性低、使用壽命短和抗干擾能力差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，以實(shí)現(xiàn)靈敏度高、可靠性高、使用壽命長和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的第二目的在于，提出一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明米用的技術(shù)方案是:一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，包括輸電線路完成掛線后需觀測檔內(nèi)的導(dǎo)線，分別粘貼在所述導(dǎo)線兩端、且長度為預(yù)設(shè)長度的第一光纖bragg光柵和第二光纖bragg光柵，以及懸掛在所述導(dǎo)線弧垂處、且重量為預(yù)設(shè)重量的附加荷載。[0009]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)線為靠近桿塔處的導(dǎo)線，和/或，所述導(dǎo)線為一條線路耐張段內(nèi)的掛線電。
[0010]進(jìn)一步地，所述附加荷載包括重錘。
[0011 ] 進(jìn)一步地,所述第一光纖bragg光柵和第二光纖bragg光柵,分別沿著所述導(dǎo)線的長度方向粘貼在導(dǎo)線遠(yuǎn)離附加荷載的一側(cè)。
[0012]進(jìn)一步地,所述第一光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度和第二光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度相問。
[0013]進(jìn)一步地,所述第一光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度和第二光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度均為0.8~1.2米；和/或，所述附加荷載的重量為95~105kg。
[0014]同時，基于以上所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是:一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測方法,包括:
[0015]步驟102:在輸電線路完成掛線后，在需觀測檔內(nèi)靠近桿塔處的導(dǎo)線兩端分別粘貼預(yù)設(shè)長度的光纖bragg光柵，在弧垂處懸掛預(yù)設(shè)重量的附加荷載；
[0016]步驟104:當(dāng)導(dǎo)線在附加荷載作用下增長時，通過光纖bragg光柵波長的變化測算出光纖bragg光柵單位長度的應(yīng)變量，通過光纖bragg光柵單位長度的應(yīng)變量計算出所測檔內(nèi)導(dǎo)線的應(yīng)變量；
[0017]步驟106:根據(jù)觀測檔內(nèi)導(dǎo)線的應(yīng)變量，計算出導(dǎo)線所受應(yīng)力的大小、弧垂及掛線點(diǎn)懸垂角。
[0018]進(jìn)一步地,在步驟104中,所述光纖bragg光柵單位長度的應(yīng)變量的計算公式為:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括輸電線路完成掛線后需觀測檔內(nèi)的導(dǎo)線，分別粘貼在所述導(dǎo)線兩端、且長度為預(yù)設(shè)長度的第一光纖bragg光柵和第二光纖bragg光柵，以及懸掛在所述導(dǎo)線弧垂處、且重量為預(yù)設(shè)重量的附加荷載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述導(dǎo)線為靠近桿塔處的導(dǎo)線，和/或，所述導(dǎo)線為一條線路耐張段內(nèi)的掛線電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述附加荷載包括重錘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一光纖bragg光柵和第二光纖bragg光柵,分別沿著所述導(dǎo)線的長度方向粘貼在導(dǎo)線遠(yuǎn)離附加荷載的一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度和第二光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度和第二光纖bragg光柵的預(yù)設(shè)長度均為0.8~1.2米；和/或，所述附加荷載的重量為95~105kg。
7.一種光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測方法,其特征在于,包括: 步驟102:在輸電線路完成掛線后，在需觀測檔內(nèi)靠近桿塔處的導(dǎo)線兩端分別粘貼預(yù)設(shè)長度的光纖bragg光柵，在弧垂處懸掛預(yù)設(shè)重量的附加荷載； 步驟104:當(dāng)導(dǎo)線在附加荷載作用下增長時，通過光纖bragg光柵波長的變化測算出光纖bragg光柵單位長度的應(yīng)變量； 步驟106:根據(jù)觀測檔內(nèi)光纖bragg光柵的應(yīng)變量，計算出導(dǎo)線所受應(yīng)力的大小、弧垂及掛線點(diǎn)懸垂角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟104中，所述光纖bragg光柵單位長度的應(yīng)變量的計算公式為: 爭二 (1-.上式中，λ B為光纖固有的波長，Δ λ ,為光纖的波長變化量，Pfj為有效彈光系數(shù)，ε為光纖的應(yīng)變。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟106中，觀測檔距內(nèi)所述導(dǎo)線的最大弧垂公式為:
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光纖bragg光柵輸電線路在線監(jiān)測方法，其特征在于，所述在線監(jiān)測方法的應(yīng)用，包括: 步驟202:對導(dǎo)線的蠕變等特性進(jìn)行自動校正:在線路建設(shè)第一年，每隔兩個月更改光纖bragg光柵的長度值；從第二年開始每年更改光纖bragg光柵的長度值，對螺變帶來的計算誤差進(jìn)行校正； 和/或， 步驟302:定期對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在包含風(fēng)速、溫度因素的環(huán)境因素對導(dǎo)線應(yīng)變共同影響下，提出該輸電線路最不利荷載時的各種影響參數(shù)情況，為后期該地區(qū)輸電線路的設(shè)計提供參考； 和/或， 步驟402:對可能發(fā)生的覆冰危險進(jìn)行提前處理:忽略不均勻覆冰的影響，當(dāng)假設(shè)最大覆冰厚度是預(yù)設(shè)厚度時，通過監(jiān)測所得的覆冰數(shù)值及時監(jiān)測導(dǎo)線的覆冰厚度，在覆冰未達(dá)到最大覆冰厚度時對線路進(jìn)行除冰處理；同時，在數(shù)據(jù)處理時自定義臨界覆冰厚度值，當(dāng)厚度達(dá)到該臨界覆冰厚度值時發(fā)出告警信號。
【文檔編號】G01L1/24GK103822737SQ201310631712
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】范雪峰, 付兵彬, 雒億平, 楊晶, 鄧永婕, 朱文化, 夏懿, 徐昊亮, 魏勇, 孫志宏, 韓建鋒, 薛國斌, 梁魁, 萬小花, 李麟鶴, 李玉科 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院