本實用新型涉及電力系統(tǒng)的安全保障領(lǐng)域，具體涉及一種用于對高壓帶電線路的覆冰狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的裝置。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)的設(shè)備是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是能源資源優(yōu)化配置的重要手段。我國的資源分布，石油煤炭水利等資源主要集中在中西部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部沿海地區(qū)則資源相對較匱乏，為改變我國發(fā)電資源分布與用電負(fù)荷分布極不均衡的狀況，解決我國電力的供需矛盾，我國政府推出了“西電東送”的戰(zhàn)略性工程，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。

目前，西電東送已經(jīng)進(jìn)入了全面建設(shè)階段，形成了北、中、南三大送電通道。全國各大區(qū)域電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)線路已形成“三交三直六條聯(lián)網(wǎng)線路”的格局。西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)的格局已經(jīng)初步形成。

這種遠(yuǎn)距離的電力輸送離不開高壓輸電線路，高壓輸電線路作為電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，其運行的安全性越來越受到電力系統(tǒng)運行、管理和科研人員的密切關(guān)注。

輸電線路環(huán)境監(jiān)測是通過建立專門的環(huán)境監(jiān)測站跟蹤監(jiān)測輸電線路所處地區(qū)氣象要素的變化，實時向環(huán)境監(jiān)測總站傳送氣候監(jiān)測資料以及氣候特征分析、氣候災(zāi)害評價等綜合分析報告，這些信息和成果有助于決策部門及時了解氣候狀況的變化，為及時采取防災(zāi)減災(zāi)措施，保障輸電線路的運行安全提供科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測結(jié)果對判斷分析線路所處環(huán)境的惡劣程度及指導(dǎo)運行部門進(jìn)行外絕緣配置都具有重要意義，同時大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)容易實現(xiàn)，便于實際應(yīng)用。

目前國內(nèi)常用的高壓帶電設(shè)備測溫方式主要有接觸測溫法與紅外測溫法。傳統(tǒng)的接觸測溫法主要利用熱敏電阻、熱電偶、半導(dǎo)體溫度傳感器等傳感器件與帶電體直接接觸，然后使用金屬導(dǎo)線將信號引出，盡管這種方法測量精度較高，但由于電力設(shè)備的測溫點往往有很高的電壓，致使傳感器件之間的絕緣問題難以解決，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。紅外測溫法主要利用被測觸點的溫度變化引起紅外輻射變化，通過采集該測點表面的紅外輻射，并送往紅外解調(diào)裝置進(jìn)行解調(diào)，最后經(jīng)過計算實現(xiàn)溫度的測量，該方法需要手持式紅外熱成像儀或點測儀進(jìn)行人工在線測量，不能滿足現(xiàn)代數(shù)字化電力系統(tǒng)的要求，且易受環(huán)境中的灰塵污染及周圍的電磁場干擾，測量誤差大，準(zhǔn)確度低，特別是無法監(jiān)測高壓電器封閉內(nèi)接點的溫度，不能進(jìn)行實時在線監(jiān)測

“西電東送”工程中長距離的輸電線路大多需要穿越高海拔、多積雪、重覆冰的地區(qū)，這些地區(qū)的地形地況復(fù)雜，遭遇線路覆冰的概率非常高；特別是我國南方地區(qū)冬季由于濕度大，容易出現(xiàn)線路覆冰的現(xiàn)象。對于覆冰，僅僅監(jiān)測溫度是不夠的。輸電線路覆冰嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運行，概括起來，導(dǎo)線覆冰事故主要分為以下幾類：過負(fù)載事故；絕緣子冰閃事故；不均勻覆冰或不同期脫冰事故；導(dǎo)線非均勻覆冰時，線路易發(fā)生舞動，產(chǎn)生舞動事故；由于舞動的幅度大，持續(xù)時間長，容易引起相間閃絡(luò)，損壞地線、導(dǎo)線、金具等部件，導(dǎo)致線路跳閘停電、斷線、倒塔等嚴(yán)重事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，如果能夠?qū)崟r地監(jiān)控高壓輸電線路中的覆冰情況，及時根據(jù)覆冰情況采取相應(yīng)措施，將能夠為保障電力安全提供有力地支撐。

因此，本實用新型提出了一種高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置包括：第一支架、第二支架、光源、光纖溫度傳感器、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、全息衍射光柵、聚焦透鏡、成像裝置、信號發(fā)射裝置、覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器，

所述覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器安裝在電力監(jiān)控中心，所述高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置中的其他設(shè)備安裝在高壓輸電線路上；

所述第一支架安裝在第一高壓輸電塔上，所述光源、所述第一光纖耦合器以及所述傳輸光纖的第一端固定在所述第一支架上；

所述第二支架安裝在第二高壓輸電塔上，所述第二光纖耦合器、所述全息衍射光柵、所述聚焦透鏡、所述成像裝置和所述信號發(fā)射裝置固定在所述第二支架上；

所述光源與所述光纖溫度傳感器的一端通過所述第一光纖耦合器耦合在一起，所述光源發(fā)出預(yù)定波長的單色光，并且將所發(fā)出的單色光通過所述光纖耦合器輸入至所述光纖溫度傳感器中；

所述光纖溫度傳感器的另一端與所述第二光纖耦合器耦合，從所述光纖溫度傳感器輸出的光入射至所述全息衍射光纖；

所述全息衍射光柵對來自所述光纖溫度傳感器的光進(jìn)行衍射分光，以將不同波長的光進(jìn)行分離；

所述聚焦成像透鏡將分離出的各束單色光分別聚焦到所述成像裝置上；

所述成像裝置分別生成關(guān)于各個單色光束光譜的信號，并且將所生成的信號通過所述信號發(fā)射器發(fā)送至所述覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器；

所述覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器基于所述信號確定所述光纖溫度傳感器測得溫度，并且基于所述溫度隨時間的梯度判斷相應(yīng)高壓輸電線路是否覆冰。

進(jìn)一步地，所述覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器包括定時器，所述定時器每隔10s觸發(fā)所述覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器計算一次所述光纖溫度傳感器測得的溫度梯度。

進(jìn)一步地，所述光纖溫度傳感器沿所述高壓輸電線路的地線，與所述地線平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置還包括第三支架，所述第三支架設(shè)置于所述光纖溫度傳感器所在位置的上方，一端固定在高壓輸電線路上，另一端固定在所述光纖溫度傳感器上。

進(jìn)一步地，所述高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置包括一臺覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器和多個光纖溫度傳感器。

進(jìn)一步地，所述光纖溫度傳感器為布拉格光纖光柵溫度傳感器。

本實用新型中所提到的成像裝置中還可以包含光譜分析裝置。

有益效果：

本實用新型的用于高壓輸電線路的覆冰狀況監(jiān)測裝置采用了與現(xiàn)有監(jiān)測狀況不同的監(jiān)測原理?，F(xiàn)有的覆冰狀況監(jiān)測要么通過紅外方式要么通過光纖長度受拉力影響的變化。但是本申請的實用新型人發(fā)現(xiàn)，如果監(jiān)測光纖長度變化引起的測溫結(jié)果變化，會受到風(fēng)力的較嚴(yán)重影響，因為從微觀角度來講，風(fēng)力的變化也會改變光纖的拉伸程度，這樣將無法準(zhǔn)確判定測量結(jié)果的變化是由于覆冰重力對光纖的拉扯造成的還是由于風(fēng)力大小變化造成的。

而本實用新型另辟蹊徑，基于光纖傳感器所測得的溫度以及溫度梯度來進(jìn)行覆冰狀況的監(jiān)測。通過溫度梯度來進(jìn)行覆冰狀況的監(jiān)測，準(zhǔn)確度更高、不受風(fēng)力或其他外力的影響，能夠更準(zhǔn)確地反映出覆冰情況。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施例的覆冰狀況監(jiān)測裝置的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例中的覆冰狀況監(jiān)測裝置包括：第一支架1、第二支架2、光源3、光纖溫度傳感器4、第一光纖耦合器5、第二光纖耦合器6、全息衍射光柵7、聚焦透鏡8、成像裝置9、信號發(fā)射裝置10、覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器11。

覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器11安裝在電力監(jiān)控中心，高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置中的其他設(shè)備(第一支架1、第二支架2、光源3、具有光纖溫度傳感器4-1的傳輸光纖4、第一光纖耦合器5、第二光纖耦合器6、全息衍射光柵7、聚焦透鏡8、成像裝置9、信號發(fā)射裝置10)安裝在高壓輸電線路上。

第一支架1安裝在第一高壓輸電塔上，光源3、第一光纖耦合器5以及傳輸光纖4的第一端固定在第一支架上1。

第二支架2安裝在第二高壓輸電塔上，第二光纖耦合器6、全息衍射光柵7、聚焦透鏡8、成像裝置9和信號發(fā)射裝置10固定在第二支架2上。

光源3與光纖溫度傳感器4通過第一光纖耦合器5耦合在一起，光源3發(fā)出預(yù)定波長的單色光，并且將所發(fā)出的單色光通過光纖耦合器輸入至光纖溫度傳感器4中；

光纖溫度傳感器4的另一端與第二光纖耦合器6耦合，從光纖溫度傳感器4-1輸出的光入射至全息衍射光纖7；

全息衍射光柵7對來自光纖溫度傳感器4的光進(jìn)行衍射分光，以將不同波長的光進(jìn)行分離。具體而言，全息衍射光柵7輸出的光產(chǎn)生衍射色散，從而把不同波長的光分開。全息衍射光柵7可以采用透射式的衍射光柵也可以采用反射式的衍射光柵。

聚焦成像透鏡8將分離出的各束單色光分別聚焦到成像裝置9上。成像裝置9分別生成針對各個單色光束的信號，并且將所生成的信號通過信號發(fā)射器10發(fā)送至覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器11。

覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器11基于信號確定光纖溫度傳感器測得的溫度，并且基于溫度隨時間的變化判斷相應(yīng)高壓輸電線路是否覆冰。

優(yōu)選地，覆冰狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器11基于溫度隨-時間梯度判斷高壓輸電線路是否覆冰。光纖溫度傳感器沿高壓輸電線路的地線，與地線平行設(shè)置。

本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，輸電線路在沒有覆冰的情況下，其溫度會隨環(huán)境變化較快，而一旦輸電線路覆冰，則其溫度隨環(huán)境的變化會由于覆冰層的作用而變緩慢，因此，本申請?zhí)岢隽艘环N基于溫度梯度來進(jìn)行覆冰狀況監(jiān)測的裝置。覆冰報警的溫度閾值可以根據(jù)輸電線路的耐受程度而適應(yīng)性地調(diào)整。

實施例二

在本實施例中，光纖溫度傳感器4包括：第一傳輸光纖、光纖光柵、第二傳輸光纖，第一傳輸光纖和光纖光柵之間設(shè)置第一彈性連接段，光纖光柵與第二傳輸光纖之間設(shè)置第二彈性連接段。

高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測裝置還包括第三支架，第三支架設(shè)置于光纖光柵所在位置的上方，一端固定在高壓輸電線路上，另一端固定在光纖光柵的外側(cè)。光纖溫度傳感器4不需要設(shè)置成整條線路都具有測溫功能，只需要其中間或某幾個位置設(shè)置測溫光柵即可，光纖優(yōu)選采用單模光纖。

附圖中的各個部件的形狀均是示意性的，不排除與其真實形狀存在一定差異，附圖僅用于對本實用新型的原理進(jìn)行說明，并非意在對本實用新型進(jìn)行限制。

雖然上面結(jié)合本實用新型的優(yōu)選實施例對本實用新型的原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實施例僅僅是對本實用新型的示意性實現(xiàn)方式的解釋，并非對本發(fā)明包含范圍的限定。實施例中的細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對本實用新型范圍的限制，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。