CN204945222U - 基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，包括：光纤光栅应变传感器、悬臂梁结构、磁铁、穿心式电流互感结构、绝缘子串以及通电螺线管；所述穿心式电流互感结构设于所述绝缘子串的垂直面上，且所述绝缘子串穿设于所述穿心式电流互感结构中，并通过电阻与所述通电螺线管构成闭合回路；两个所述通电螺线管的圆形截面相对设置，并通过导线连接；所述悬臂梁结构的第一端被所述磁铁覆盖，被所述磁铁覆盖的部分置于所述两个通电螺线管之间；所述悬臂梁结构的第二端设有所述光纤光栅应变传感器。通过本实用新型提供的污闪监测装置，能有效的弥补现有电子式架空线绝缘子串污闪监测方法的不足，解决架空线绝缘子串污闪监测方面的优化与升级中所面临的挑战。
Description
技术领域
本实用新型涉及绝缘子串污闪检测领域，具体涉及一种基于光纤光栅(FiberBraggGrating，简称FBG)传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置。
背景技术
自从1989年美国的Morey等人首次进行光纤光栅的应变与温度传感器研究以来，世界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究，光纤光栅传感技术在近二十多年中己成为传感领域发展最快的技术，并在很多领域取得了成功的应用。
由于传统的电子式污闪监测技术以电子信息处理为基础的特点注定了其将受到有源供电、电磁干扰、信号远程传输不稳定、数据传输容量受限等因素制约，限制了其安全性与可靠性。
实用新型内容
针对现有技术中电子式污闪监测技术有源供电及电磁干扰等因素的限制，本实用新型提供了一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，能有效的弥补现有电子式架空线绝缘子串污闪监测方法的不足，解决架空线绝缘子串污闪监测方面的优化与升级中所面临的挑战。
本实用新型提出一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，包括：光纤光栅应变传感器、悬臂梁结构、磁铁、穿心式电流互感结构、绝缘子串以及通电螺线管；
所述穿心式电流互感结构设于所述绝缘子串的垂直面上，且所述绝缘子串穿设于所述穿心式电流互感结构中，并通过电阻与所述通电螺线管构成闭合回路；
两个所述通电螺线管的圆形截面相对设置，并通过导线连接；
所述悬臂梁结构的第一端被所述磁铁覆盖，被所述磁铁覆盖的部分置于所述两个通电螺线管之间；
所述悬臂梁结构的第二端设有所述光纤光栅应变传感器。
优选地，所述穿心式电流互感结构设于靠近所述绝缘子串一端的垂直面上。
优选地，包括两个所述光纤光栅应变传感器，第一光纤光栅应变传感器和第二光纤光栅应变传感器对称设于所述悬臂梁结构的第一表面和第二表面上，通过测量所述悬臂梁结构的形变来获得所述回路中的电流。
优选地，所述第一光纤光栅应变传感器和所述第二光纤光栅应变传感器对称设于所述悬臂梁结构的第二端的第一表面和第二表面的中间位置。
优选地，所述第一光纤光栅应变传感器和所述第二光纤光栅应变传感器均刚性地焊接在所述悬臂梁结构的表面。
优选地，所述悬臂梁结构为弹簧钢材料的结构。
优选地，所述悬臂梁结构的所述第一表面与所述通电螺线管的所述圆面截面平行。
优选地，所述两个通电螺线管的中轴线设于同一直线上。
优选地，所述绝缘子串穿设于所述穿心式电流互感结构的中心。
由上述技术方案可知，本实用新型通过光纤光栅传感技术，有效的弥补现有电子式架空线绝缘子串污闪监测方法的不足，解决架空线绝缘子串污闪监测方面的优化与升级中所面临的挑战。除了突破有源供电及电磁干扰等因素的限制外，还具有灵敏度高、尺寸小、重量轻、成本低，适于在高温、腐蚀性等环境中使用的优点，并且具有本征自相干能力强和在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量分布式区分测量的独特优势。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例提供的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
图1示出了本实用新型一实施例提供的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，包括：光纤光栅应变传感器1、悬臂梁结构2、磁铁3、穿心式电流互感结构5、绝缘子串6以及通电螺线管4；
所述穿心式电流互感结构5设于所述绝缘子串6的垂直面上，且所述绝缘子串6穿设于所述穿心式电流互感结构5中并通过导线和电阻7与所述通电螺线管4构成闭合回路；
两个所述通电螺线管4的圆形截面相对设置，并通过导线连接；
所述悬臂梁结构2的第一端被所述磁铁3覆盖，被所述磁铁3覆盖的部分置于所述两个通电螺线管4之间；
所述悬臂梁结构2的第二端设有所述光纤光栅应变传感器1。
其中，所述光纤光栅应变传感器1用于采集实时数据，感应所述悬臂梁结构2的弯曲程度；所述悬臂梁结构2为磁致伸缩材料，带有所述光纤光栅应变传感器1和所述磁铁3的悬臂梁结构2为污闪监测装置的核心部件，所述光纤光栅应变传感器1为传感元件。只要通过测量所述悬臂梁结构2弯曲程度的变化，即可获得所述通电螺线管4产生磁场的大小，通过模型计算，进而可实时得到泄露电流的大小，进而判断发生污闪的可能性。
所述通电螺线管4与所述穿心式电流互感结构5直接接触且主体部分与带所述磁铁3的所述悬臂梁结构2垂直放置。随着所述绝缘子串6泄漏电流大小的变化，会使所述穿心式电流互感结构5中产生新的电流，该电流通过所述通电螺线管4时，产生磁场。带所述磁铁3的所述悬臂梁结构2随着磁场的大小而发生不同的形变。数据采集依靠的是所述光纤光栅应变传感器1，所述光纤光栅应变传感器1通过焊接方式与悬臂梁连接。所述光纤光栅传感器1监测所述悬臂梁结构2的实时弯曲程度，以此来实时判断绝缘子串污闪发生的可能性。
本实施例提供了一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，该装置所应用的光纤光栅应变传感器技术因具有无源化、抗电磁干扰、精度高、体积小质量轻、扰抗腐蚀的特点，并且集信息传感与传输于一身。通过光纤光栅传感技术，有效的弥补现有电子式测量方法的不足，解决污闪监测方面的优化与升级中所面临的挑战。除了突破有源供电及电磁干扰等因素的限制外，还具有灵敏度高、尺寸小、重量轻、成本低，适于在高温、腐蚀性等环境中使用的优点，并且具有本征自相干能力强和在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量分布式区分测量的独特优势。
作为本实施例的优选方案，在上述实施例的基础上，所述穿心式电流互感结构5设于靠近所述绝缘子串6一端的垂直面上，即靠近所述绝缘子串6上顶端的位置，且所述绝缘子串穿设于所述穿心式电流互感结构的中心。所述绝缘子串6如果有泄漏电流，在所述穿心式电流互感结构5中产生按比例变化的新电流，该电流在闭合回路中通过所述通电螺线管4时，会产生相应的磁场。所述悬臂梁结构2为弹簧钢材料的结构；所述悬臂梁结构2的所述第一表面与所述通电螺线管4的所述圆面截面平行；所述两个通电螺线管4的中轴线设于同一直线上。
进一步地，本实施例包括两个所述光纤光栅应变传感器1，第一光纤光栅应变传感器和第二光纤光栅应变传感器对称设于所述悬臂梁结构2的第一表面和第二表面上，通过测量所述悬臂梁结构的形变来获得所述回路中的电流。
举例来说，所述第一光纤光栅应变传感器和所述第二光纤光栅应变传感器对称设于所述悬臂梁结构2的第二端的第一表面和第二表面的中间位置，然后将带有磁铁的一侧置于所述两个通电螺线管4之间。所述悬臂梁结构2将互感电流通过通电螺线管4产生磁场的大小的变化量转变为自身弯曲变化量。磁场越大，所述悬臂梁结构2的弯曲程度越大，以此来实时判断污闪发生的可能性。
具体地，所述第一光纤光栅应变传感器和所述第二光纤光栅应变传感器均刚性地焊接在所述悬臂梁结构2的表面，与所述悬臂梁结构2紧贴在一起，用于获取所述悬臂梁结构2的形变。随着所述绝缘子串6泄漏电流大小的变化，会使所述穿心式电流互感结构5中产生新的电流，该电流通过所述通电螺线管4时，产生磁场。带所述磁铁3的所述悬臂梁结构2随着磁场的大小而发生不同的形变，以便所述光纤光栅应变传感器1随着所述悬臂梁结构2的形变而形变。所述光纤光栅传感器1监测所述悬臂梁结构2的实时弯曲程度，其中所述第一光纤光栅应变传感器为收缩形变，所述第二光纤光栅应变传感器为伸展形变，因此对两个所述光纤光栅传感器1的波长变化进行做差处理后，得到了双倍的形变量。
这种应变传感器中双光纤光栅结构设计一方面可以有效补偿其它影响参数(如温度)的交叉敏感，另一方面可大大提高本污闪检测方法的灵敏性与准确性，是本实用新型的重要特征之一。应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上实施方式仅适于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (9)
1.一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，包括：光纤光栅应变传感器、悬臂梁结构、磁铁、穿心式电流互感结构、绝缘子串以及通电螺线管；
所述穿心式电流互感结构设于所述绝缘子串的垂直面上，且所述绝缘子串穿设于所述穿心式电流互感结构中，并通过电阻与所述通电螺线管构成闭合回路；
两个所述通电螺线管的圆形截面相对设置，并通过导线连接；
所述悬臂梁结构的第一端被所述磁铁覆盖，被所述磁铁覆盖的部分置于所述两个通电螺线管之间；
所述悬臂梁结构的第二端设有所述光纤光栅应变传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述穿心式电流互感结构设于靠近所述绝缘子串一端的垂直面上。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，包括两个所述光纤光栅应变传感器，第一光纤光栅应变传感器和第二光纤光栅应变传感器对称设于所述悬臂梁结构的第一表面和第二表面上，通过测量所述悬臂梁结构的形变来获得所述回路中的电流。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述第一光纤光栅应变传感器和所述第二光纤光栅应变传感器对称设于所述悬臂梁结构的第二端的第一表面和第二表面的中间位置。
5.根据权利要求4所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述第一光纤光栅应变传感器和所述第二光纤光栅应变传感器均刚性地焊接在所述悬臂梁结构的表面。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述悬臂梁结构为弹簧钢材料的结构。
7.根据权利要求3所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述悬臂梁结构的所述第一表面与所述通电螺线管的所述圆面截面平行。
8.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述两个通电螺线管的中轴线设于同一直线上。
9.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感技术的架空线绝缘子串污闪监测装置，其特征在于，所述绝缘子串穿设于所述穿心式电流互感结构的中心。
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