专利名称：基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力设备监测技术领域，涉及一种用于输电线路舞动状态在线监测系统的传感装置，具体涉及一种输电线路舞动在线监测系统中的传感装置。
背景技术：
输电线路舞动是输电线覆冰在风激励的作用下发生的一种低频(约为0. 1 3Hz)、大振幅(最大振幅可达到导线直径的5 300倍)的自激振动。输电线路的舞动幅度大，持续时间长，对输电线路的运行安全形成巨大威胁，易造成相间闪络、金具损坏，杆塔倒塌，导线折断等严重事故，导致重大的经济损失和社会影响，是影响输电线路运行的重大安全隐患。我国是线路舞动发生频繁的国家之一，有关记载始于1950年代。随着我国电力工业的进步，高压和超高压线路广泛兴建，大跨距、大直径、多分裂输电线已经普遍应用，线路舞动问题不可忽视，尤其在某些地形复杂和大跨越线段，舞动的问题更应受到重视。输电导线舞动是国内外的研究热点问题，针对输电导线舞动的理论以及抑制舞动技术已取得一定成果。一般认为，舞动的形成主要取决于三方面因素覆冰、风激励和线路结构与参数。由于这些因素的随机性，使实际工程中所发生的舞动问题非常复杂。因此，研究输电线路舞动状态的在线检测和预警系统十分必要。对于输电线路舞动状态的在线检测技术系统开发而言，舞动监测传感装置是需要解决的首要问题。以往在此方面已有一些研究，主要技术集中在压电、电阻应变片与各种弹性敏感元件构成的位移、加速度等传感装置方面。但应注意到，针对高压输电线路舞动的测试，若采用以往研究的电量传感器，存在极为不利的影响因素(1)线路的强大的交变电磁场，可能在电量传感装置的引线上产生较高的感应电压；(2)绝缘子金具的尺寸狭小，较大体积传感装置的质量、调理和补偿电路构建困难；(3)电量传感装置的供电问题。这些因素将导致测试结果产生较大误差，也限制了电量传感装置在长距离输电线路舞动检测的实际应用。因此开发一种输电线路舞动在线监测系统中的新型传感器单元就显得极为迫切。
发明内容本实用新型提供了一种基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置。光纤光栅具有良好的温度、应变特性，其中心波长的偏移量与温度、应变的变化量有良好的线性关系， 且可较方便的实现多点检测和长距离(数十公里)的光波传输。光纤光栅传感装置不需要供电，抗电磁干扰能力强；同时，具有较高的灵敏度，体积小、重量轻，更容易实现分布式传感器阵列多点检测等特点，可以解决现有的应力和温度传感器易受强电磁场干扰、测量精度不高等问题，为输电线路的导线状态监测提供准确、可靠的监测技术和装置。本实用新型采用的技术方案为外壳与上下两个吊耳固接为一个整体；外壳的内壁左侧设置一个外伸弹性悬臂梁，梁的自由端固定有质量块，外壳内壁底部也设有一个外伸弹性悬臂梁，梁的自由端固定有质量块；在两个外伸弹性悬臂梁上沿伸展方向各附有一个光纤光栅应力敏感元件。所述光纤光栅应力敏感元件采用的是光纤布拉格光栅应力敏感元件。所述外壳与吊耳均采用不锈钢制造。所述吊耳上加工有通孔。本实用新型的主要特征，是采用基于光纤光栅的应力敏感元件，实现对运动物体双向加速度的检测。相对于现有的电量加速度传感装置，本实用新型传感器装置具有以下优点(1)现场不需要供电，可以解决野外供电困难问题。(2)抗电磁干扰，耐腐蚀，灵敏度较高，防止了输电线路的电磁感应对传感器的影响，并且因光纤的电绝缘、耐腐蚀特性，更适合在复杂恶劣的环境下工作。(3)体积小、重量轻，易于实现长距离(可达数十公里)的检测信号传输，便于实现分布式传感器阵列的多点检测，有利于与现有光通信技术组成遥测网和光纤传感网络。

图1是本实用新型传感器装置一种实施例的结构示意图。图2是本实用新型传感器装置安装使用的结构示意图。图3为本实用新型的原理示意图。图中标号1-外壳，2-光纤光栅应力敏感元件，3-质量块，4-外伸弹性悬臂梁，5-杆塔，6_绝缘子串，7-吊耳，8-双向加速度传感装置，9-悬垂线夹，10-输电线路，
具体实施方式
本实用新型提供了一种基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。本实用新型传感器装置一种实施例的结构。如图2所示，外壳1与上下两个吊耳 7固接成一个整体，形成传感装置本体，采用不锈钢制造。吊耳7上加工有通孔。外壳1的内壁左侧有外伸弹性悬臂梁4，梁的自由端有质量块3，同样内壁底部有一根外伸弹性悬臂梁4，自由端设有质量块3，质量块3与外伸梁4固接为一体；在两个外伸弹性悬臂梁4上沿伸展方向，各附有光纤光栅应力敏感元件2。光纤光栅应力敏感元件2所需的宽带光源、 波长偏移量检测与数据采集，由放置在有电源条件的变电所或线务站的光纤光栅检测系统提供，通过光纤实现长距离的传输。本实用新型传感器装置的工作过程为双向加速度传感装置8与绝缘子串6连接，并安装在杆塔5上；传感装置8同时与固接于导线10的悬垂线夹9连接。当导线10沿水平和竖直(对应X和Z)方向舞动时，双向加速度传感器8随之产生运动，在惯性力的作用下，质量块3使外伸弹性悬臂梁4产生的弯曲变形，导致贴附在外伸弹性悬臂梁4上的光纤光栅敏感元件2产生应变，从而引起光纤光栅的中心波长随之发生偏移，通过测量此波长偏移量，可获知相应的惯性载荷变化，进而实现X和Z方向加速度的测量。 根据输电导线舞动机理的研究结果，线路舞动状态可通过对线路的加速度、应变、 位移等物理量进行检测，判断舞动的发生及其影响程度。本实用新型将线路的加速度和应变作为被测物理量，在输电线路布置基于光纤光栅的加速度传感装置，将由于舞动加速度所产生载荷导致的敏感构件应变，转换为光纤光栅的中心波长偏移量，且此波长偏移量与作用力呈线性比例关系，通过检测和分析，并计算出相应的作用载荷数值，进而获得产生载荷的加速度关系数据，实现对线路舞动的检测。
权利要求1.基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置，其特征在于，外壳(1)与上下两个吊耳(7)固接为一个整体；外壳(1)的内壁左侧设置一个外伸弹性悬臂梁，梁的自由端固定有质量块，外壳(1)内壁底部也设有一个外伸弹性悬臂梁，梁的自由端固定有质量块；在两个外伸弹性悬臂梁上沿伸展方向各附有一个光纤光栅应力敏感元件。
2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置，其特征在于， 所述光纤光栅应力敏感元件采用的是光纤布拉格光栅应力敏感元件。
3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置，其特征在于， 所述外壳(1)与吊耳(7)均采用不锈钢制造。
4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置，其特征在于， 所述吊耳(7)上加工有通孔。
专利摘要本实用新型属于电力设备监测技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅的输电线路舞动监测传感装置。该装置包括吊耳、外壳、质量块和敏感元件吊耳与外壳固接为一个整体，外壳的内壁左侧有外伸弹性悬臂梁，梁右端有质量块，内壁底部有外伸弹性梁，端部有质量块，质量块与梁为一体，在两个梁的固定端附近沿伸展方向各附有一个光纤光栅应力敏感元件。本传感器具有抗电磁干扰能力强，耐腐蚀，灵敏度较高，体积小、重量轻等优点，适合在复杂环境下的输电线路舞动的监测使用。
文档编号G01P15/03GK202230101SQ201120035138
公开日2012年5月23日 申请日期2011年2月9日 优先权日2011年2月9日
发明者叶煜明, 李林, 杨永昆, 滕伟, 王星, 芮晓明, 陈磊, 黄浩然 申请人:云南电网公司, 华北电力大学