CN211291345U - 一种分布式光纤覆冰监测模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，包括多个立式支架、放线滑轮、第一传感光纤、第二传感光纤、硅橡胶、电风扇和分布式光纤传感设备，每个立式支架上设有2个放线滑轮，放线滑轮固定在立式支架横担上；第一传感光纤的一端缠绕在一个立式支架横担左侧的放线滑轮上，第一传感光纤的另一端缠绕在另一个相邻的立式支架横担左侧的放线滑轮上，第二传感光纤的一端缠绕在一个立式支架横担右侧的放线滑轮上，第二传感光纤的另一端缠绕在另一个相邻的立式支架横担右侧的放线滑轮上，分布式光纤传感设备与第一传感光纤、第二传感光纤分别连接；硅橡胶涂敷在第一传感光纤上。本实用新型能够在室内、低成本模拟光纤复合架空地线覆冰舞动现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别是一种分布式光纤覆冰监测模拟装置。
背景技术
我国高压输电网络全国联网的格局已经形成，总规模居世界第一。我国的电力能源集中在西北而用户则集中在东南，所以电力线网的特点是大跨度，途径的自然环境多种多样。在高湿高寒的恶劣环境中，输电线非常容易发生覆冰和舞动，造成铝包钢断裂、杆塔疲劳甚至倒塌、间隔棒损坏、导线断股等严重事故，覆冰是指空气中过冷却水滴在缆线周围凝结成的一层冰。舞动是在风的激励下，由于覆冰形成的不对称的非圆断面的缆线吸收风能形成谐振，造成的一种低频，大幅度振动。2008年1月下旬，我国湖南省出现严重线路覆冰，造成十多个省的部分电力供应中断；湖南省输变电公司下属送电三分公司在执行华电长沙电厂沙坪变电站500千伏线路人工除冰任务时，因线路覆冰太厚，铁塔不堪重负发生坍塌，导致三名抢修作业人员死亡。2019年2月，湖北孝感市孝冯线笔架山段因覆冰出现断裂，致使京广高铁降速运行。输电线路覆冰舞动严重威胁电网安全稳定运行。
在输电线路发生覆冰舞动时，需要及时对覆冰地点进行定位并判断覆冰厚度是否达到阈以便及时采取除冰措施消除威胁保障线路安全。但是覆冰事件的发生具有随机性，对于容易发生覆冰舞动的长距离的输电线路和杆塔的定位存在很大困难。使用传统的“地毯式”故障点和隐患点排查方式难度高、效率低、时间长，往往还要花费巨大的人力和物力。
得益于光纤复合架空地线（OPGW）和光纤复合架空相线（OPPC）在电网线缆中的广泛应用，具有长距离，实时监测优点的分布式光纤振动传感技术，已经运用于电力线网输电线路的安全监测中。基于相位敏感光时域反射技术的分布式光纤振动传感系统作为一种新型的安防监测系统，不仅具有抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高等特点，而且具有隐蔽性好、报警定位精确、数据处理相对简单等优点，适合用于大范围、长距离实时监测。
由于实际输电线路出现覆冰舞动现象的气候条件苛刻，地点以及时间也不可预测，要想利用分布式光纤传感设备捕捉到实际输电线路上出现的覆冰舞动现象不是易事；实用新型一种分布式光纤覆冰监测模拟装置及方法具有较大研究价值和意义。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，本实用新型通过模拟OPGW光缆在覆冰后由于自然风的作用出现的舞动现象，使用分布式光纤传感设备对OPGW光缆发生模拟覆冰舞动事件的位置和振动频率进行测量并大致判断覆冰厚度。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本实用新型提出的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，包括多个立式支架、放线滑轮、第一传感光纤、第二传感光纤、硅橡胶、电风扇和分布式光纤传感设备，其中：
每个立式支架上设有2个放线滑轮，放线滑轮固定在立式支架横担上；
第一传感光纤的一端缠绕在一个立式支架横担左侧的放线滑轮上，第一传感光纤的另一端缠绕在另一个相邻的立式支架横担左侧的放线滑轮上，第二传感光纤的一端缠绕在一个立式支架横担右侧的放线滑轮上，第二传感光纤的另一端缠绕在另一个相邻的立式支架横担右侧的放线滑轮上，分布式光纤传感设备与第一传感光纤、第二传感光纤分别连接；
硅橡胶涂敷在第一传感光纤上。
作为本实用新型所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置进一步优化方案，还包括铝板和铝合金型材，两个立式支架顶部置铝合金型材作为立式支架横担，立式支架是利用直角角码、T型螺丝及螺母连接铝合金型材；
铝合金型材和铝板通过直角角码连接；
直角角码和铝合金型材通过T型螺丝及螺母连接，直角角码和铝板通过T型螺丝及螺母连接；
铝板，用于配合直角角码和螺栓将放线滑轮通过铝板固定在立式支架横担上；
螺栓，穿过两块铝板螺孔和放线滑轮轴向中孔，用于连接铝板和放线滑轮。
作为本实用新型所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置进一步优化方案，两对放线滑轮分别固定在两个立式支架顶端横担的左侧和右侧。
作为本实用新型所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置进一步优化方案，利用光纤跳线将第一传感光纤的一端和分布式光纤传感设备的光输入接口连接起来；采用光纤跳线将第二传感光纤的同一端和分布式光纤传感设备的另一个光输入接口连接起来。
作为本实用新型所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置进一步优化方案，放线滑轮的直径大于15cm。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）能够在室内、低成本模拟光纤复合架空地线（OPGW光缆）覆冰舞动现象；
（2）利用分布式光纤传感系统，实现对出现模拟覆冰现象的光纤位置以及振动频率进行测量并大致判断覆冰厚度。
附图说明
图1是本实用新型的装置结构图。
图中的附图标记解释为：1- 立式支架 ，2- 放线滑轮，3-电风扇， 4-第一传感光纤（涂覆硅橡胶），5-第二传感光纤。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
图1是本实用新型的装置结构图，一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，该装置包括：包括铝合金型材、直角角码、T型螺丝及螺母、定制铝板、放线滑轮2、螺栓、传感光纤1（第一传感光纤）4、传感光纤2（第二传感光纤）5、硅橡胶、电风扇3、分布式光纤传感设备，其中：
铝合金型材，利用直角角码、T型螺丝及螺母连接铝合金型材，搭建立式支架1，用于模拟实际输电线路的相邻杆塔；
直角角码，用于连接铝型材，用于连接铝型材和铝板；
T型螺丝及螺母，用于连接直角角码和铝型材，用于连接直角角码和铝板；
定制铝板，用于配合直角角码和螺栓将放线线滑轮通过铝板固定在立式支架横担上；
放线滑轮，将传感光纤缠绕在上面，用于固定传感光纤；
螺栓，穿过两块铝板螺孔和放线滑轮轴向中孔，用于连接铝板和放线滑轮；
传感光纤1，用于模拟实际输电线路中有覆冰的OPGW光缆；
传感光纤2，用于模拟实际输电线路中无覆冰的OPGW光缆；
硅橡胶，涂敷在传感光纤1上，用于模拟覆冰；
电风扇，用于模拟自然风；
分布式光纤传感设备，用于对模拟覆冰舞动现象进行实时监测。
所述分布式光纤传感系统是分布式光纤声波传感系统。
一种分布式光纤覆冰监测装置包括4040C铝合金型材，与4040C铝合金配套的直角角码，M8的T型螺丝螺母，直径200mm、宽度60mm的放线滑轮，长180mm、宽70mm、厚3mm的定制铝板（铝板上事先加工有与直角角码配合的M8螺孔和矩形孔、与螺栓配合的M14螺孔）、M14长型螺栓、0.9mm紧包光纤。上述具体参数仅仅作为举例说明，实际工作中，可以根据实际需要选用不同的参数。
结合实验参数的具体步骤如下：
步骤一、利用4040C铝合金型材及直角角码、M8的T型螺丝和螺母搭建两个立式支架A和B，两个支架顶部置两根较长的铝型材，作为横担，间隔40m平行置于水平地面，借助于铝板、长型螺栓、直角角码、T型螺丝和螺母将两对放线滑轮分别固定在两个立式支架顶端横担的左侧和右侧；
步骤二、采用0.9mm的紧包光纤制作两条传感光纤，分别为传感光纤1和传感光纤2，将传感光纤1的一端缠绕在立式支架A的横担左侧的放线滑轮上，另一端缠绕在立式支架B的横担左侧的放线滑轮上，轻微拉紧；将传感光纤2的一端缠绕在立式支架A的横担右侧的放线滑轮上，另一端缠绕在立式支架B的横担右侧的放线滑轮上，拉紧程度与传感光纤1保持一致；
步骤三、在传感光纤1上涂覆较厚的硅橡胶，并打开电风扇，使得传感光纤1和传感光纤2在风的作用下舞动起来；
步骤四、利用光纤跳线将传感光纤1的一端和分布式光纤传感设备的光输入接口连接起来；采用光纤跳线将传感光纤2的同一端和分布式光纤传感设备的另一个光输入接口连接起来；通过分布式光纤传感设备可以对传感光纤1的模拟覆冰舞动现象实现实时在线监测，轮询监测传感传感光纤1和传感光纤2还可以形成有覆冰与无覆冰的对比。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，其特征在于，包括多个立式支架、放线滑轮、第一传感光纤、第二传感光纤、硅橡胶、电风扇和分布式光纤传感设备，其中：
每个立式支架上设有2个放线滑轮，放线滑轮固定在立式支架横担上；
第一传感光纤的一端缠绕在一个立式支架横担左侧的放线滑轮上，第一传感光纤的另一端缠绕在另一个相邻的立式支架横担左侧的放线滑轮上，第二传感光纤的一端缠绕在一个立式支架横担右侧的放线滑轮上，第二传感光纤的另一端缠绕在另一个相邻的立式支架横担右侧的放线滑轮上，分布式光纤传感设备与第一传感光纤、第二传感光纤分别连接；
硅橡胶涂敷在第一传感光纤上。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，其特征在于，还包括铝板和铝合金型材，两个立式支架顶部置铝合金型材作为立式支架横担，立式支架是利用直角角码、T型螺丝及螺母连接铝合金型材；
铝合金型材和铝板通过直角角码连接；
直角角码和铝合金型材通过T型螺丝及螺母连接，直角角码和铝板通过T型螺丝及螺母连接；
铝板，用于配合直角角码和螺栓将放线滑轮通过铝板固定在立式支架横担上；
螺栓，穿过两块铝板螺孔和放线滑轮轴向中孔，用于连接铝板和放线滑轮。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，其特征在于，两对放线滑轮分别固定在两个立式支架顶端横担的左侧和右侧。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，其特征在于，利用光纤跳线将第一传感光纤的一端和分布式光纤传感设备的光输入接口连接起来；采用光纤跳线将第二传感光纤的同一端和分布式光纤传感设备的另一个光输入接口连接起来。
5.根据权利要求1所述的一种分布式光纤覆冰监测模拟装置，其特征在于，放线滑轮的直径大于15cm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112858825A (zh) * | 2021-02-28 | 2021-05-28 | 太原理工大学 | 应用于变电站跨线的可变荷载模拟试验装置及方法 |
| CN113267149A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种等值覆冰厚度测量系统及方法 |
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Cited By (3)
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| CN113267149A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种等值覆冰厚度测量系统及方法 |
| CN113267149B (zh) * | 2021-06-30 | 2023-05-05 | 广东电网有限责任公司 | 一种等值覆冰厚度测量系统及方法 |
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