[发明专利]基于光纤光栅传感技术的输电线倾角测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感技术领域，具体涉及基于光纤光栅传感技术的输电线倾角测量装置及其方法。

背景技术

传统的输电线倾角测量技术以电子信息处理为基础，在测量输电线倾角时受有源供电、电磁干扰、信号远程传输不稳定、数据传输容量受限等因素制约，限制了输电线倾角测量的安全性与可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题传统的输电线倾角测量受有源供电、电磁干扰、信号远程传输不稳定、数据传输容量受限等因素制约，限制了输电线倾角测量的安全性与可靠性。

为此目的，本发明提出基于光纤光栅传感技术的输电线倾角测量装置，该装置包括：

数据采集模块，用于实时采集待测输电线的温度及应变变化数据，所述数据采集模块包括两个光纤光栅应变传感器及一个三角架，所述三角架的三条边包括一条固定长度的边以及两条长度可变的边，每条长度可变的边上安装一个所述光纤光栅应变传感器；

光信号收发与解调模块，用于向数据采集模块发射所述光纤光栅解调仪产生的窄带扫频光以及将接收的光信号解调；

数据处理模块，用于从解调后的光信号中获取待测输电线的温度及应变变化数据，并计算待测输电线倾角。

其中，所述光纤光栅应变传感器包括温度补偿光栅及应变光栅，所述温度补偿光栅用于补偿应变光栅的温度交叉敏感。

其中，所述数据采集模块中的光纤光栅应变传感器的中心波长的实时值根据实时采集的数据确定。

其中，所述光信号收发与解调模块包括光信号收发单元及光纤光栅解调仪，所述光信号收发单元用于向数据采集模块发射所述光纤光栅解调仪产生的窄带扫频光以及将接收的光信号发射到所述光纤光栅解调仪；所述光纤光栅解调仪用于解调光信号。

其中，所述数据采集模块的光纤光栅应变传感器与所述光信号收发与解调模块通过光纤复合架空地线或者光纤复合相线连接。

其中，所述数据采集模块进一步包括两个劲度系数相同且已知的弹簧，一个弹簧与一个光纤光栅应变传感器并联安装在三角架一条长度可变的边上，另一个弹簧与另一个光纤光栅应变传感器并联安装在三角架另一条长度可变的边上。

其中，所述光纤光栅应变传感器包括光纤光栅位移传感器，所述光纤光栅位移传感器用于采集待测输电线的温度、应变变化数据，并计算三角架长度可变的边的实时位移变化数据。

其中，所述数据处理模块具体用于从解调后的光信号中获取实时的待测输电线的温度及应变变化数据，确定光纤光栅应变传感器的中心波长的实时值，根据所述中心波长的实时值得到长度可变的边的位移变化，计算三角架长度可变的边的实时边长，并通过余弦定理计算待测输电线倾角。

较佳的，该装置还包括客户端模块，用于电子地理显示、电网参量监测、日志查询和帮助。

基于上述装置进行倾角测量的方法，该方法包括：

S1.通过数据采集模块实时采集待测输电线的温度及应力变化的数据，所述数据采集模块中的光纤光栅应变传感器的中心波长的实时值根据实时采集的数据确定；

S2.通过光信号收发与解调模块向所述数据采集模块发射窄带扫频光；

S3.将与光纤光栅应变传感器的中心波长相同波长的窄带扫频光反射到光信号收发与解调模块；

S4.将光信号收发与解调模块接收到的光信号进行功率检测，并将所述光信号解调为波长编码的数字信号；

S5.根据得到的数字信号，从中获取待测输电线的温度及应力变化数据并计算三角架长度可变的边的实时位移变化数据，根据位移变化确定数据处理模块中三角架的长度可变的边的长度，用余弦定理计算待测输电线倾角。

相比于现有技术，本发明提供的方法的有益效果是：本发明所采用的光纤光栅传感器具有无源化、抗电磁干扰、精度高、体积小质量轻、扰抗腐蚀等特点，并且它可以集信息传感与传输于一身，一个传感器包含两个光栅，对波长变化进行做差处理，这样可以有效地排除光纤光栅传感器对应变及温度交叉敏感的干扰，排除温度对应变的影响，使结果更精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了基于光纤光栅传感技术的输电线倾角测量装置结构图；

图2示出了应用基于光纤光栅传感技术的输电线倾角测量装置进行倾角测量的方法流程图；