[发明专利]复合横担应力应变在线监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明属于输电线路在线监测系统技术领域，具体涉及一种复合横担应力应变在线监测系统，本发明还涉及上述复合横担应力应变在线监测系统的监测方法。

背景技术

复合横担是近年来新研制出的一种绝缘横担结构，目前已经得到了较为广泛推广及应用，但存在的重要问题在于：在绝缘横担的运行过程中缺乏对其运行维护的经验。

复合横担是绝缘杆塔中的重要组成部分，其机械状态直接关系到电网系统的安全、可靠及稳定运行，一旦发生故障将会带来巨大的损失。随着传感技术、现场总线技术和人工智能的日趋成熟，如今对复合横担应力应变监测已经成为可能。

复合横担应力应变在线监测系统可对其机械状态进行实时监测，不仅提高了复合横担机械检修的自动化程度，而且提高了复合横担结构损坏或突发事件的反应速度。复合横担应力应变在线监测主要是通过电阻应变式传感器，将应变片焊接于复合横担的多个节点处进行监测，然后将监测得到的结果传输到上位机中进行分析处理，从而确定复合横担的机械状态。电阻应变式传感器可用于测量应变、力等多种参数，具有动态响应快、测量精度高及使用简便的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合横担应力应变在线监测系统，不仅能对复合横担多节点进行监测，还采用光电转换与传感器之间用光纤连接进行供电和信号传输，实现了对复合横担应力应变进行实时动态监测。

本发明的另一目的在于提供上述复合横担应力应变在线监测系统的监测方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，复合横担应力应变在线监测系统，包括有传感器模块，传感器模块分别通过光纤连接有第一电光转换模块、第二光电转换模块，第一电光转换模块依次与第一光电转换模块、信号调理模块、A/D转换模块、数字信号处理器连接，数字信号处理器分别连接有报警模块、供电模块，数字信号处理器通过GPRS模块与上位机连接，供电模块通过光纤依次与第二电光转换模块、第二光电转换模块连接。

本发明第一种技术方案的特点还在于：

传感器模块为电阻应变式传感器。

电阻应变式传感器内的应变片采用的是具有温度自补偿功能的应变片。

供电模块由太阳能电池板与蓄电池联合组成。

本发明所采用的第二种技术方案是，复合横担应力应变在线监测系统的监测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将多个传感器模块的应变片分别安装于复合横担的各个节点上，由应变片采集到的应变信号通过电桥测量电路转换成电信号；

步骤2、将经步骤1获得的电信号依次通过第一电光转换模块、第一光电转换模块及信号调理模块进行处理，获得适合AD采样范围的电信号；

步骤3、将经步骤2获得的适合AD采样范围的电信号送入A/D转换模块内，将电信号转换成数字信号；

步骤4、将经步骤3获得的数字信号送入数字信号处理器内进行处理，再将处理后的数字信号通过GPRS模块送至上位机，期间利用报警模块进行实时监控，完成整个信号的处理和传输。

本发明第二种技术方案的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、将多个传感器模块的应变片焊接到复合横担的节点位置上，每个节点上焊接6个应变片，焊接好应变片后在上面涂上硅树脂作防潮剂；

利用供电模块内的太阳能电池板与第二电光转换模块和第二光电转换模块连接，将转换后的电能通过光纤传输给传感器模块，用于传感器模块供电；

步骤1.2、经步骤1.1在复合横担上安装好传感器模块后，利用传感器模块采集应变信号，并通过传感器模块内的电桥测量电路将应变信号转换成电信号。

步骤1.2中涉及的电桥测量电路，包括有4个桥臂电阻，这4个桥臂电阻分别为R₁、R₂、R₃、R₄，供电电压为U_i，电桥输出电压为U_o，R₁为应变片，ΔR₁为R₁随被测量变化而产生的增量，R₂、R₃、R₄为固定电阻，应变片是纵向应变，即ε₁＝ε_x  (1)；