[实用新型]基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于输电线路在线监测装置技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器。

背景技术

输电线路的覆冰会导致相关输电设备的机械特性和电气性能下降，这对电力系统的安全运行构了成严重的威胁。当输电线上覆冰过多时，就有可能引起输电线的舞动、导线和杆塔的连接部件严重损坏，甚至还会发生杆塔倾斜倒塌、导地线间闪络、输电线路短路跳闸等严重事故。2008年初我国南方发生的特大雪灾导致整个地区的输电线路大面积覆冰，倒塔、断线事故频发，致使广西、广东、贵州和云南地区的输电网络大面积、长时间停运，严重影响了电力系统的正常运行，造成了超过百亿元的直接经济损失。输电线路覆冰对电力系统的稳定运行造成了极大的危害，严重影响了经济发展和社会生活。因此，对输电线路覆冰的在线监测是保证输电设备安全、可靠的运行以及减小因灾害所带来的损失的一种有效方法。现有的可对输电线路覆冰进行监测的传感器均为电气测量传感器，这种传感器存在测量结果欠稳定、使用寿命较短、可靠性欠佳、易受输电线路周围强电磁环境干扰等缺点。所以设计一种性能稳定且运行可靠的覆冰监测传感器是必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，解决了现有的电气测量传感器测量结果不稳定、可靠性欠佳的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，包括弹性体，弹性体上固接有光纤光栅应变片，光纤光栅应变片上连接有传输光纤，弹性体外套接有圆柱状的中空壳体。

本实用新型的特点还在于，

弹性体包括长方体的主体，主体的上下两个表面均通过方圆过渡节连接有圆柱体的副体，主体相对称的两个侧面上均开有凹槽；光纤光栅应变片包括相互连接的传感光栅和基底，基底与凹槽固接，传感光纤连接在传感光栅上。

两个副体远离主体的表面上分别固接有连接器。

本实用新型的有益效果是：

①本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器具有抗电磁干扰强，耐腐蚀，耐高温以及能够适应恶劣的环境；

②本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器安装方法简单，非线性误差较小，较传统的拉力传感器测量精度高，测量结果稳定、可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器主视图；

图2是本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器左视图；

图3是本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器使用示意图；

图4是本实用新型对测得的波长与所加载荷进行拟合的曲线图。

图中，1.弹性体，1-1.主体，1-2.凹槽，1-3.副体，2.壳体.，3.传感光栅，4.基底，5.光纤光栅应变片，6.传感光纤，7.连接器，8.杆塔，9.绝缘子，10.输电线路，11.解调系统，12.输电线路在线综合监测系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型基于光纤光栅的输电线路覆冰力学传感器，结构如图1所示，左视图如图2所示，包括弹性体1，弹性体1包括长方体的主体1-1，主体1-1的上下两个表面均通过方圆过渡节连接有圆柱体的副体1-3，两个副体1-3远离主体1-1的表面上分别固接有连接器7，主体1-1相对称的两个侧面上均开有凹槽1-2；光纤光栅应变片5包括相互连接的传感光栅3和基底4，基底4与凹槽1-2固接，传感光纤6连接在传感光栅3上。弹性体1外套接有圆柱状的中空壳体2(壳体2的作用是防止光纤光栅应变片5受到日晒雨淋)。

光纤光栅应变片5的基底4材料选用不锈钢钢片，用树脂胶将基底4与传感光栅3粘接在一起，然后用防水胶做表面处理，得到能够很好传递应变的贴片式光纤光栅应变片5。

弹性体1采用标准50号钢，国标规定50号钢抗拉强度为630MPa，屈服强度为375MPa，伸长率大于14％。

弹性体1采用标准50号钢时，光纤光栅应变片5的量程采用-800～2500微应变，分辨率为0.8微应变，使用温度为-50～200℃，通过测量弹性体1两边的应变并取其平均值来克服传感器在偏载与受力不均匀时的测量偏差。

使用时，如图3所示，将其中一个连接器7与杆塔8相连，另一个连接器7与绝缘子9相连，绝缘子9与输电线路10相连，传输光纤6的末端与解调系统11相连，解调系统11和输电线路在线综合监测系统12相连。

本实用新型传感器的工作原理为：