[发明专利]基于光纤光栅的输电线路铁塔形变在线监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于输变电设备状态监测领域，涉及一种基于光纤光栅的 输电线路铁塔形变在线监测装置，本发明还涉及该监测装置的监测方 法。

背景技术

在运行线路的建设过程中，输电线路不可避免地经过软土质地 区、山坡、河床等特殊地带，加上飓风、覆冰、地震等自然因素和各 种人为因素的影响，很容易使铁塔发生形变，引起绝缘子串和地线线 夹迈步，电气安全距离不够等问题，当问题扩大时容易造成跳闸、倒 塔断线等事故。铁塔形变属于典型的“隐形故障”，往往不能被及时发 现，当发现铁塔形变时输电线路已处于危险状态。

现有的用倾角传感器测量输电线路铁塔形变程度的方法是将铁 塔作为刚体来进行研究，采用倾角传感器测量铁塔倾斜度，以得到的 综合倾斜度评价铁塔的运行情况。但实际中铁塔结构存在宏观形变和 微观形变，当铁塔发生微小形变时现有方法并不能准确监测到形变状 态。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤光栅的输电线路铁塔形变在 线监测装置，解决了现有的检测方法在铁塔发生微小形变时无法准确 监测到的问题。

本发明的技术方案是，基于光纤光栅的输电线路铁塔形变在线监 测装置，包括监控中心和与监控中心依次连接的变电站和监测终端； 监测终端包括若干个光纤光栅应变传感器，光纤光栅应变传感器通过 OPGW与站内光纤光栅解调仪连接，与光纤光栅解调仪连接的还有 光纤光栅倾斜传感器组，光纤光栅倾斜传感器组通过OPGW与站内 光纤光栅解调仪连接；光纤光栅解调仪与检测主机连接，监测主机还 与微气象传感器连接；监测主机通过GSM/GPRS/3G/4G网络与监控 中心进行数据传输。

本发明的特点还在于，

若干光纤光栅应变传感器设置在铁塔承力关键点处。

光纤光栅倾斜传感器组包括两个分别设置在铁塔中心线2/3高度 处的和铁塔顶端的光纤光栅倾斜传感器。

本发明的另一目的是提供基于光纤光栅的输电线路铁塔形变在 线监测装置的监测方法。

本发明的另一技术方案是，基于光纤光栅的输电线路铁塔形变在 线监测装置的监测方法，具体按照以下步骤实施，

步骤1，装置系统的调试和初始化，

步骤2，等待定时时间，

步骤3，利用传感器采集各项数据，

步骤4，由解调仪进行数据分析，

步骤5，电信号传输至监测主机后，由监测主机计算出铁塔横向 倾斜角和顺线倾斜角，并由横向倾斜角和顺线倾斜角计算出横向倾斜 度、顺线倾斜度并得到综合倾斜度，

步骤6，综合倾斜度和应变值数据传输至监控中心后，由监控中 心判断其是否超出阈值，如果超出阈值则报警，如果未超出阈值，返 回步骤2，进行下一次的监测。

本发明的特征还在于，

步骤3中具体采集的数据包括由倾斜角度变化引起的中心波长 变化量和由应变引起的中心波长变化量。

步骤3具体为：当铁塔发生形变时，钟摆式光纤光栅倾斜传感器 中光纤的反射波长会发生变化，由反射波长的变化可得到铁塔的倾斜 角度。所用光纤光栅应变传感器是将光纤光栅附着在弹性应变片上， 当应变片受到压力时光纤光栅与应变片一起发生形变，导致光纤光栅 中心波长发生变化，通过监测中心波长变化量即可得到应变值。由铁 塔形变引起的角度变化和应力变化由光纤光栅倾斜传感器和光纤光 栅应变传感器采集，并以光的形式发送到站内光纤光栅解调仪。

步骤4的具体步骤为：

站内光纤光栅解调仪将倾斜传感器和应变传感器发送来的光信 号进行解调，分析出各传感器监测到的各中心波长变化量，然后将中 心波长变化量以电信号输出至监测主机。

步骤5具体为：

光纤光栅倾斜传感器工作时，由倾斜引起的传感器表面应变与两 光纤光栅总位移量有如下关系：