專利名稱：一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種架空線的弧垂實時監(jiān)測裝置。
技術(shù)背景隨著國民經(jīng)濟的快速增長，我國對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，高壓架空線路運行的安全性越來越受到電力系統(tǒng)運行的關(guān)注。其中，高壓架空線路的弧垂是線路設(shè)計和運行的主要指標(biāo)，對于高壓架空線路的運行安全至關(guān)重要。由于線路運行負(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，都會造成線路弧垂的變化，而過大的弧垂不但會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，對高壓架空線路弧垂的巡視和檢測就顯得尤為重要。但是，隨著我國輸電線路總長度的不斷增長，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大量的人力物力檢測輸電線路情況，也難以及時獲得或反饋監(jiān)測數(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線路的溫度和應(yīng)變指標(biāo)，這使我們能對OPPC的日常運行進(jìn)行實時監(jiān)測，對整條線路上的進(jìn)行全天候的監(jiān)測，從而可以輕而易舉的知道線路運行過程中溫度、應(yīng)力、弧垂及覆冰的變化情況。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置。本實用新型的監(jiān)測裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)難以準(zhǔn)確測量架空線所受張力的難題，提高了計算架空線的弧垂的準(zhǔn)確度。為了達(dá)到上述實用新型目的，本實用新型提供的技術(shù)方案如下一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，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。在本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置中，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、波長檢測裝置和顯示單元，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檢測裝置，該波長檢測裝置內(nèi)設(shè)置有波長檢測模塊和應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)換模塊，波長檢測裝置連接并傳輸應(yīng)力應(yīng)變值至顯示單元。在本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置中，所述的監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)還包括有光纖光柵溫度補償傳感器，該光纖光柵溫度補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。在本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置中，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。在本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置中，在所述的掛耳和應(yīng)變梁的連接位置處各設(shè)有一個護(hù)套肩，兩個護(hù)套肩之間設(shè)置有套于應(yīng)變梁外部的保護(hù)套。在本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置中，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?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本實用新型的架空線弧垂實時監(jiān)測裝置在解決架空線弧垂計算方面具有如下技術(shù)優(yōu)點I.本實用新型的架空線實時監(jiān)測裝置設(shè)計出一個應(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)測應(yīng)變連接件上所受的拉力。 2.本實用新型的架空線弧垂實時監(jiān)測裝置利用光纖光柵應(yīng)力傳感器和光纖光柵溫度補償傳感器的光信號，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)儀中的分析模塊計算架空線的弧垂，具有弧垂計算精確和快速的優(yōu)點，并且可以做到實時監(jiān)測。

圖I是本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置的結(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是本實用新型的實時監(jiān)測裝置中光路連接示意圖。圖4是本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置中應(yīng)力連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面我們結(jié)合附圖和具體的實施例來對本實用新型的架空線弧垂實時監(jiān)測裝置做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解本實用新型的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，但不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。如圖I和圖3所示，本實用新型用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置在結(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I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I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應(yīng)變連接件4與耐張塔I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)系來計算出弧垂值以及其實時變化狀態(tài)，從而實現(xiàn)本實用新型對架空線弧垂的實時監(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、波長檢測裝置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和波長檢測裝置10，該波長檢測裝置10內(nèi)設(shè)置有波長檢測模塊和應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)換模塊，波長檢測裝置連接并輸送應(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，并且連接一個電腦14，通過電腦模塊來實現(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向用戶實時展示數(shù)據(jù)。由于架空線I非常的長，有時候勢必增加至少增加一臺電腦15同時進(jìn)行實時監(jiān)控。為了剔除溫度在測量過程造成的不良影響，在監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)還包括有光纖光柵溫度補償傳感器9，該光纖光柵溫度補償傳感器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。對應(yīng)于上述的光纖光柵溫度補償傳感器8，我們在波長檢測裝置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此位置處光纖光柵傳感器的波長解 調(diào)出，再將光纖光柵應(yīng)力傳感器所受總波長去除由溫度變化產(chǎn)生的波長變化量，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)。在本實用新型的架空線弧垂實時監(jiān)測裝置中，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償傳感器。為了保護(hù)光纖光柵傳感器，避免外界因素對測量造成不良影響，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，我們在掛耳42和應(yīng)變梁41的連接位置處各設(shè)有一個護(hù)套肩45，兩個護(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，我們在護(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)滑動而露出光纖光柵傳感器。本實用新型的核心是設(shè)置了應(yīng)力應(yīng)變的測量，利用應(yīng)力應(yīng)變與弧垂之間的關(guān)系來達(dá)到測量弧垂的目的。其測量的原理推導(dǎo)過程如下I、應(yīng)變與弧垂之間的關(guān)系I).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)線各點處應(yīng)力水平分量大小相等F · cos Θ = σ S ⑴導(dǎo)線最大的弧垂計算式為f=(l/4) (tan Θ A+h/l)(2)或f=(l/4) ( tan Θ B+h/l) (3)將無冰導(dǎo)線懸點傾角θ A(|或θ ω，檔距I、懸點高差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&、最低點水平應(yīng)力O M[0034]再由懸點不等高導(dǎo)線最大弧垂懸鏈?zhǔn)椒匠蘤=lg2/8 ο cos Φ(4)求解無冰導(dǎo)線比載gQ。同理求解覆冰導(dǎo)線最大弧垂代入(4)式，得覆冰導(dǎo)線比載與最低點水平應(yīng)力之比gl/ σ i，記為H，同理，無冰導(dǎo)線g0/ ο。記為H。，等效代入以下算法進(jìn)行推導(dǎo)。2).求解導(dǎo)線實際線長及等效線長孤立檔等效檔距為
權(quán)利要求1.一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，其特征在于，該監(jiān)測裝置包括有光纖光柵應(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I所述的一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，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、波長檢測裝置和顯示單元，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檢測裝置，該波長檢測裝置內(nèi)設(shè)置有波長檢測模塊和應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)換模塊，波長檢測裝置連接并傳輸應(yīng)力應(yīng)變值至顯示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)還包括有光纖光柵溫度補償傳感器，該光纖光柵溫度補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I所述的一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，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所述的一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，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)有一個護(hù)套肩，兩個護(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所述的一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，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所述的一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的光纖光柵解調(diào)儀連接的還有報警裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種用于實時監(jiān)測架空線弧垂的監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝置包括有光纖光柵應(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。本實用新型的光纖光柵應(yīng)力傳感器能精確測量應(yīng)變連接件所受張力，提高了計算架空線的弧垂的準(zhǔn)確度。
文檔編號G01L1/24GK202494537SQ20122002207
公開日2012年10月17日 申請日期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, 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所