[发明专利]电力系统高压输电导线断股、断裂用的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统的检测设备和检测方法，具体是指电力系统高压输电导线断股、断裂用的检测装置及方法。

背景技术

随着现代电力系统不断向着大机组、大容量和高电压的方向迅速发展，电力系统的运行条件更加苛刻，电力输送距离日益增加，对输电线路安全性的要求也越来越高。

高压输电导线通常长期处于恶劣的运行条件，极易受到风、雨雪等自然条件的影响。一般认为高压输电导线一直处于微风振动状态，微风引起的振动幅度虽然比较小，但是由于常用的高压输电导线为由内层钢芯与外层铝绞线通过一定角度缠绕在一起组成的钢芯铝绞线，在长期的弯曲作用与轴向拉力的共同作用下，导线的股与股之间、导线与线夹之间会产生局部微小的相对滑动，导致各接触面发生微动磨损，经历年复一年的累积，导致高压输电导线断股、断裂，造成输电线路破坏。若要确保输电线路安全可靠，需要对高压输电导线断股、断裂进行研究，并且采用合适的方式对其进行检测。

目前高压输电导线断股、断裂检测技术主要有人工检测法、航空检测法和巡线机器人检测法。到目前为止，虽然已经有多种方法可以实现高压输电导线的断股、断裂检测，但是大多因为种种原因而只停留在试验科研阶段，没能实现大规模普及推广，导致电力系统日常线路巡检工作仍然停留在采用人工检测的水平上。因此，迫切需要寻找一种切实可行的、能大面积推广的高压输电导线断股、断裂的检测方法。

当传感光纤受到外界作用而发生弯折时，在光纤内部传输的光会在相应的弯折部位产生能量的损耗，利用光时域反射技术可以检测到这种变化。目前利用这种光时域反射技术的分布式光纤传感技术已经被成功的应用于传输光缆线路故障的检测及钢筋混凝土结构裂缝的监测中。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种电力系统高压输电导线断股、断裂用的检测装置，该检测装置可以检测到高压输电导线的断股、断裂处并对其进行定位。

本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：电力系统高压输电导线断股、断裂用的检测装置，其特征在于：所述的检测装置包括光时域反射计和传感光纤，所述传感光纤的一端与所述的光时域反射计相连接，另一端贴合在高压输电导线的外表面，贴合处位于高压输电导线易发生断股、断裂的线段，所述的传感光纤在与其相贴合处的线段发生断股、断裂时发生弯折，传感光纤弯折时在传感光纤内部传输的光会在相应的弯折部位产生光能量的耗损，所述的光时域反射计通过对传感光纤内光强信号的大小和位置的测量，能够确定高压输电导线是否存在断股、断裂，并且能够对高压输电导线的断股、断裂处进行定位。

本发明中，所述的高压输电导线包括位于内层的钢芯和位于外层的铝绞线组成，高压输电导线为由铝绞线缠绕钢芯所形成的钢芯铝绞线，所述传感光纤沿与所述铝绞线缠绕方向相同的方向贴合在高压输电导线的外表面。

本发明中，所述传感光纤通过环氧树脂粘接在高压输电导线的外表面。

本发明的目的之二是提供电力系统高压输电导线断股、断裂用的检测方法，该检测方法操作简单、使用方便，能够检测到高压输电导线的断股、断裂处并对其进行定位。

本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：电力系统高压输电导线断股、断裂用的检测方法，将传感光纤的一端与光时域反射计相连接，另一端贴合在高压输电导线的外表面，贴合处选取高压输电导线易发生断股、断裂的线段，传感光纤在与其相贴合处的线段发生断股、断裂时发生弯折，传感光纤弯折时在传感光纤内部传输的光会在相应的弯折部位产生光能量的耗损，光时域反射计通过对传感光纤内光强信号的大小和位置的测量，来确定高压输电导线是否存在断股、断裂，同时对高压输电导线的断股、断裂处进行定位。

本发明的检测装置基于光纤弯曲损耗原理和光时域反射计，当高压输电导线断股、断裂产生时，传感光纤相应位置会产生弯折，导致传感光纤核心处传输的光信号向周围扩散，引起背向瑞利散射光功率降低，通过仪器的测量，可以检测到高压输电导线的断股、断裂并对其进行定位。

常用的高压输电导线为由内层钢芯与外层铝绞线通过一定角度缠绕在一起组成的钢芯铝绞线，故传感光纤采用沿外层铝绞线缠绕方向粘接。外层铝绞线缠绕方向与高压输电导线轴线方向夹角约15°，由于光纤与输电导线特殊的粘接方式，输电导线的长度与光纤长度不同，其比例约为1:1.04。

高压输电导线断裂时断裂处的缝隙宽度增大，引起相应部位传感光纤的弯折程度变大，测得的光损耗也随之上涨。由于高压输电导线的断裂存在由外层向内层逐层断裂的特点，因此使用本发明的检测装置可以保证在内层导线断裂之前检测到高压输电导线的断裂，从而保证线路正常安全运行。