專利名稱：一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種架空線的弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)電力的需求也急劇增加，作為電網(wǎng)中極其重要的組成部分，高壓架空線路運(yùn)行的安全性越來越受到電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)注。其中，高壓架空線路的弧垂是線路設(shè)計(jì)和運(yùn)行的主要指標(biāo)，對(duì)于高壓架空線路的運(yùn)行安全至關(guān)重要。由于線路運(yùn)行負(fù)荷的變化，以及大氣溫度、風(fēng)、導(dǎo)線覆冰等周圍環(huán)境的變化，都會(huì)造成線路弧垂的變化，而過大的弧垂不但會(huì)帶來安全事故的隱患，也限制了線路的輸送能力，尤其是在交叉跨越和人口密集地區(qū)。因此，對(duì)高壓架空線路弧垂的巡視和檢測(cè)就顯得尤為重要。但是， 隨著我國(guó)輸電線路總長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)，給線路的巡視和檢修等都帶來了很大的難度，即使在特定條件下耗費(fèi)大量的人力物力檢測(cè)輸電線路情況，也難以及時(shí)獲得或反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。近些年來，一些新建電力線路普遍架設(shè)了光纖復(fù)合相線光纜，由于其具有傳輸光信號(hào)的光纖通道，因此在線路上安裝光纖光柵傳感器就顯得異常便捷了，并且通過光纖光柵傳感器探測(cè)線路的溫度和應(yīng)變指標(biāo)，這使我們能對(duì)OPPC的日常運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)整條線路上的進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)，從而可以輕而易舉的知道線路運(yùn)行過程中溫度、應(yīng)力、弧垂及覆冰的變化情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)量架空線所受張力的難題，提高了計(jì)算架空線的弧垂的準(zhǔn)確度。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括有光纖光柵應(yīng)力傳感器、通信光纖、光纖光柵解調(diào)儀和分析模塊，所述的通信光纖設(shè)置于架空線的光纖復(fù)合相線內(nèi)，該通信光纖上設(shè)有光纖光柵應(yīng)力傳感器，所述的光纖光柵傳感器通過通信光纖連接至光纖光柵解調(diào)儀上；所述的光纖光柵傳感器置于應(yīng)變連接件內(nèi)，該應(yīng)變連接件設(shè)置于耐張塔和絕緣子串之間。在本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述的光纖光柵解調(diào)儀內(nèi)包括有寬帶光源、光纖耦合器、波長(zhǎng)檢測(cè)裝置和顯示單元，所述的寬帶光源連接光纖耦合器，該光纖耦合器還連接有通信光纖和波長(zhǎng)檢測(cè)裝置，該波長(zhǎng)檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置有波長(zhǎng)檢測(cè)模塊和應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)換模塊，波長(zhǎng)檢測(cè)裝置連接并傳輸應(yīng)力應(yīng)變值至顯示單元。在本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)還包括有光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器，該光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器與光纖光柵應(yīng)力傳感器串聯(lián)地設(shè)置于所述的通信光纖上。在本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所述的應(yīng)變連接部件包括有應(yīng)變梁和位于應(yīng)變梁兩側(cè)的兩個(gè)掛耳，所述應(yīng)變梁的中部設(shè)有受力槽，在受力槽旁設(shè)有傳感器固定架，該傳感器固定架上架設(shè)所述的光纖光柵傳感器。在本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，在所述的掛耳和應(yīng)變梁的連接位置處各設(shè)有一個(gè)護(hù)套肩，兩個(gè)護(hù)套肩之間設(shè)置有套于應(yīng)變梁外部的保護(hù)套。在本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，在所述護(hù)套肩的外側(cè)設(shè)有護(hù)套欄，該護(hù)套欄的外徑略大于護(hù)套肩的外徑且與所述保護(hù)套的外徑相同。基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在解決架空線弧垂計(jì)算方面具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明的架空線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一個(gè)應(yīng)變連接件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掛環(huán)，并將應(yīng)變連接件連接于兩個(gè)U型掛環(huán)之間；光纖光柵應(yīng)力傳感器固定于應(yīng)變連接件的傳感器固定架上，用于監(jiān)測(cè)應(yīng)變連接件上所受的拉力。2.本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用光纖光柵應(yīng)力傳感器和光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器的光信號(hào)，得到應(yīng)力連接件所受拉力和溫度，并利用內(nèi)置于光纖光柵解調(diào)儀中的分析模塊計(jì)算架空線的弧垂，具有弧垂計(jì)算精確和快速的優(yōu)點(diǎn)，并且可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。


圖1是本發(fā)明架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接示意圖。圖2是架空線與耐張塔之間的連接示意圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中光路連接示意圖。圖4是本發(fā)明架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)力連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1和圖3所示，本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要包括有光纖光柵應(yīng)力傳感器8、通信光纖7、光纖光柵解調(diào)儀3和分析模塊。其中，通信光纖7設(shè)置于架空線2的光纖復(fù)合相線內(nèi)，該通信光纖7上設(shè)有光纖光柵應(yīng)力傳感器8，通信光纖7連接光纖光柵解調(diào)儀3，光纖光柵解調(diào)儀3連接并輸入數(shù)據(jù)至分析模塊，光纖光柵解調(diào)儀3位于控制室內(nèi)，分析模塊設(shè)置在電腦14中。光纖光柵傳感器8通過通信光纖連接至光纖光柵解調(diào)儀3上，通信光纖起到信號(hào)傳導(dǎo)的作用。而光纖光柵傳感器8設(shè)置于應(yīng)變連接件4內(nèi)，該應(yīng)變連接件4設(shè)置于耐張塔1和絕緣子串之間，而絕緣子串則設(shè)置在架空線2與耐張塔1連接的一端，所述的應(yīng)變連接件4 一端通過U形掛環(huán)連接至架空線上的絕緣子串，另一端通過 U形掛環(huán)連接耐張塔。如圖2所示，一根架空線2的兩端分別通過兩個(gè)應(yīng)變連接件4與耐張塔1相連接， 通過設(shè)置在應(yīng)變連接件4內(nèi)的光纖光柵傳感器來測(cè)知應(yīng)力應(yīng)變，通過應(yīng)力應(yīng)變與弧垂之間的關(guān)系來計(jì)算出弧垂值以及其實(shí)時(shí)變化狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明對(duì)架空線弧垂的實(shí)時(shí)監(jiān)控。上述的光纖光柵解調(diào)儀3內(nèi)包括有寬帶光源5、光纖耦合器6、波長(zhǎng)檢測(cè)裝置18和顯示單元11，所述的寬帶光源5連接光纖耦合器6，該光纖耦合器6還連接有通信光纖7和
4波長(zhǎng)檢測(cè)裝置10，該波長(zhǎng)檢測(cè)裝置10內(nèi)設(shè)置有波長(zhǎng)檢測(cè)模塊和應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)換模塊，波長(zhǎng)檢測(cè)裝置連接并輸送應(yīng)力應(yīng)變值至顯示單元11。上述結(jié)構(gòu)如圖3所示。這里的光纖光柵解調(diào)儀3位于控制室中，并且連接一個(gè)電腦14，通過電腦模塊來實(shí)現(xiàn)的應(yīng)力應(yīng)變的轉(zhuǎn)換，電腦14 里面的顯示器作為顯示單元11向用戶實(shí)時(shí)展示數(shù)據(jù)。由于架空線1非常的長(zhǎng)，有時(shí)候勢(shì)必增加至少增加一臺(tái)電腦15同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。為了剔除溫度在測(cè)量過程造成的不良影響，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)還包括有光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器9，該光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器9與光纖光柵應(yīng)力傳感器8串聯(lián)地設(shè)置于所述的通信光纖7上。對(duì)應(yīng)于上述的光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器8，我們?cè)诓ㄩL(zhǎng)檢測(cè)裝置10內(nèi)還設(shè)置了溫度轉(zhuǎn)換模塊。該溫度轉(zhuǎn)換模塊的作用是將溫度對(duì)此位置處光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)解調(diào)出，再將光纖光柵應(yīng)力傳感器所受總波長(zhǎng)去除由溫度變化產(chǎn)生的波長(zhǎng)變化量，即得應(yīng)力變化產(chǎn)生的應(yīng)變量。光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器9與光纖光柵應(yīng)力傳感器8都放在應(yīng)變連接件4內(nèi)。在本發(fā)明的架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，如圖4所示，所述的應(yīng)變連接部件4包括有應(yīng)變梁41和位于應(yīng)變梁41兩側(cè)的兩個(gè)掛耳42。在應(yīng)變梁41的中部設(shè)有受力槽43，受力槽處在整個(gè)應(yīng)變連接件4中截面積最小的位置，所以在應(yīng)變連接件4被拉伸時(shí)此處單位面積受力最大。由于改變此受力槽的深度可調(diào)整截面積，從而調(diào)整受力大小，進(jìn)而調(diào)整整個(gè)傳感單元靈敏度。在受力槽43旁設(shè)有傳感器固定架44，該傳感器固定架44上架設(shè)所述的光纖光柵傳感器，這里的光纖光柵傳感器可以包括有光纖光柵應(yīng)力傳感器和光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器。為了保護(hù)光纖光柵傳感器，避免外界因素對(duì)測(cè)量造成不良影響，以確保光纖光柵傳感器的正確使用，必須要將光纖光柵傳感器包裹起來進(jìn)行保護(hù)，一般是采用圓筒形的保護(hù)套來進(jìn)行保護(hù)。為了在應(yīng)變連接部件4上安裝保護(hù)套，我們?cè)趻於?2和應(yīng)變梁41的連接位置處各設(shè)有一個(gè)護(hù)套肩45，兩個(gè)護(hù)套肩45之間設(shè)置有套于應(yīng)變梁41外部的保護(hù)套。 為了放置保護(hù)套向兩側(cè)發(fā)生移動(dòng)，我們?cè)谧o(hù)套肩45的外側(cè)設(shè)有護(hù)套欄46，該護(hù)套欄46的外徑略大于護(hù)套肩45的外徑且與所述保護(hù)套的外徑相同，這樣可以確保保護(hù)套固定在一定區(qū)間而不至于向兩側(cè)滑動(dòng)而露出光纖光柵傳感器。本發(fā)明的核心是設(shè)置了應(yīng)力應(yīng)變的測(cè)量，利用應(yīng)力應(yīng)變與弧垂之間的關(guān)系來達(dá)到測(cè)量弧垂的目的。其測(cè)量的原理推導(dǎo)過程如下
1、應(yīng)變與弧垂之間的關(guān)系
1).導(dǎo)線比載與應(yīng)力相關(guān)推導(dǎo)
由檔內(nèi)導(dǎo)線水平方向力平衡條件可知，導(dǎo)線各點(diǎn)處應(yīng)力水平分量大小相等 F · cos θ = σ S (1)
導(dǎo)線最大的弧垂計(jì)算式為 f=(l/4) (tan0A+h/l)(2)
或 f=(l/4) ( tane#h/l) (3)
將無冰導(dǎo)線懸點(diǎn)傾角ΘΑ(Ι或θω，檔距1、懸點(diǎn)高差h、無冰導(dǎo)線橫截面積SO代入以上公式，得無冰導(dǎo)線最大弧垂fo、最低點(diǎn)水平應(yīng)力ο —再由懸點(diǎn)不等高導(dǎo)線最大弧垂懸鏈?zhǔn)椒匠?f=lg2/8 σ cos Φ(4) 求解無冰導(dǎo)線比載&。
同理求解覆冰導(dǎo)線最大弧垂代入(4)式，得覆冰導(dǎo)線比載與最低點(diǎn)水平應(yīng)力之比^/O1,記為H，同理，無冰導(dǎo)線g0/ ο Q記為H。，等效代入以下算法進(jìn)行推導(dǎo)。2).求解導(dǎo)線實(shí)際線長(zhǎng)及等效線長(zhǎng)孤立檔等效檔距為
權(quán)利要求
1.一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括有光纖光柵應(yīng)力傳感器、通信光纖、光纖光柵解調(diào)儀和分析模塊，所述的通信光纖設(shè)置于架空線的光纖復(fù)合相線內(nèi)，該通信光纖上設(shè)有光纖光柵應(yīng)力傳感器，所述的光纖光柵傳感器通過通信光纖連接至光纖光柵解調(diào)儀上；所述的光纖光柵傳感器置于應(yīng)變連接件內(nèi)，該應(yīng)變連接件設(shè)置于耐張塔和絕緣子串之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光纖光柵解調(diào)儀內(nèi)包括有寬帶光源、光纖耦合器、波長(zhǎng)檢測(cè)裝置和顯示單元，所述的寬帶光源連接光纖耦合器，該光纖耦合器還連接有通信光纖和波長(zhǎng)檢測(cè)裝置，該波長(zhǎng)檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置有波長(zhǎng)檢測(cè)模塊和應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)換模塊，波長(zhǎng)檢測(cè)裝置連接并傳輸應(yīng)力應(yīng)變值至顯示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)還包括有光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器，該光纖光柵溫度補(bǔ)償傳感器與光纖光柵應(yīng)力傳感器串聯(lián)地設(shè)置于所述的通信光纖上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的應(yīng)變連接部件包括有應(yīng)變梁和位于應(yīng)變梁兩側(cè)的兩個(gè)掛耳，所述應(yīng)變梁的中部設(shè)有受力槽，在受力槽旁設(shè)有傳感器固定架，該傳感器固定架上架設(shè)所述的光纖光柵傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在所述的掛耳和應(yīng)變梁的連接位置處各設(shè)有一個(gè)護(hù)套肩，兩個(gè)護(hù)套肩之間設(shè)置有套于應(yīng)變梁外部的保護(hù)套。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在所述護(hù)套肩的外側(cè)設(shè)有護(hù)套欄，該護(hù)套欄的外徑略大于護(hù)套肩的外徑且與所述保護(hù)套的外徑相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光纖光柵解調(diào)儀連接的還有報(bào)警裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種架空線弧垂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有光纖光柵應(yīng)力傳感器、通信光纖、光纖光柵解調(diào)儀和分析模塊，所述的通信光纖設(shè)置于架空線的光纖復(fù)合相線內(nèi)，該通信光纖上設(shè)有光纖光柵應(yīng)力傳感器，所述的光纖光柵傳感器通過通信光纖連接至光纖光柵解調(diào)儀上；光纖光柵傳感器置于應(yīng)變連接件內(nèi)，該應(yīng)變連接件設(shè)置于耐張塔和絕緣子串之間。本發(fā)明的光纖光柵應(yīng)力傳感器能精確測(cè)量應(yīng)變連接件所受張力，提高了計(jì)算架空線的弧垂的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102564322SQ201210014788
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉廣賀, 葉青, 曹進(jìn), 朱衛(wèi)江, 李健威, 肖愷, 蔡海文, 趙浩 申請(qǐng)人:上海波匯通信科技有限公司, 上海紫珊光電技術(shù)有限公司, 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所