[发明专利]一种GIL设备温度、应变特性光学检测系统

说明书

本发明涉及GIL运行状态检测技术领域，尤其涉及一种GIL设备温度、应变特性光学检测系统。本发明提供一种GIL设备温度、应变特性光学检测系统，包括有光纤光栅传感网络、光栅解调系统和B/S架构服务器；光纤光栅传感网络包括若干LPG与FBG混合传感器，LPG与FBG混合传感器安装在出线套管上、GIL管体焊点处和GIL管体法兰处等GIL设备外部关键位置。本发明采用长周期光栅(LPG)和Bragg光栅(FBG)相结合同时测量温度和应变，并通过光栅解调系统和相应校准算法用于对波长漂移的检测和修正，提高传感灵敏度；从而最大限度的减少应变和温度测量的误差，达到较高的检测精度。

技术领域

本发明涉及GIL运行状态检测技术领域，尤其涉及一种GIL设备温度、应变特性光学检测系统。

背景技术

GIL是一种新型的输电线路形式，目前特高压GIL已经在苏通管廊应用。相比架空输电线路，其对环境电磁干扰小，不受气候环境影响；相比高压电缆，GIL为气体绝缘，绝缘可恢复。尽管存在诸多优点，近年来，GIL设备主要有绝缘击穿(大多是因为三支柱绝缘子或盆式绝缘子故障)、局部放电、局部过热、设备变形等现象；不仅如此，GIL母线温度过高还会发生母线拱顶，甚至盆式绝缘子破裂，防水胶开裂等应(力)变特性故障。因此，GIL设备温度、应(力)变特性的研究对提高GIL的可靠性和保障GIL安全稳定运行具有重要意义。

发明内容

针对GIL设备温度、应(力)变特性故障的缺陷，本发明提供一种GIL设备温度、应变特性光学检测系统。

技术方案如下：一种GIL设备温度、应变特性光学检测系统，包括有光纤光栅传感网络、光栅解调系统和B/S架构服务器；

光纤光栅传感网络包括若干LPG与FBG混合传感器，LPG与FBG混合传感器安装在出线套管上、GIL管体焊点处和GIL管体法兰处等GIL设备外部关键位置；

光栅解调系统包括ASE光源、可调谐F-P滤波器、耦合器、光电探测器、数据采集卡，其通过光纤连接顺序及运行流程如下：

ASE光源发出的不同波长的光信号周期性地通过可调谐F-P滤波器，然后经耦合器入射到光纤光栅传感网络中；

在传感光栅通道中，当F-P滤波器的扫描波长与光纤光栅的反射波长一致时，光电探测器探测到的光能量最大，数据采集卡采集光电探测器输出的电信号，当电信号达到峰值时，记录相应的锯齿波电压；

根据锯齿波电压与波长的关系，可以得到精准的反射波长值，并采用双参量矩阵运算法对反射波长进行校准，从而从而实现传感信号的解调过程；

B/S架构服务器包括有可视化展示模块、处理模块和存储模块，所述处理模块用于对数据信息进行逻辑处理；所述存储模块用于存储传感器数据等信息；所述可视化展示模块用于对GIL输电管廊用图形方式进行展示；展示实时采集的数据；B/S架构服务器通过系统总线连接可视化展示模块、存储模块和处理模块，通过对传感数据的分析来构建诊断模型，判断GIL设备是否存在故障。

作为优选，所述双参量矩阵运算法步骤为：以两个FBG和一个LPG为传感单元组成的LPG与FBG混合传感器，对应变和温度同时进行检测，ASE光源通过LPG和两个FBG反射波长记录于数据采集卡中，观测波长λ_b1、λ_b2的反射波长值变化和λ_b1的漂移，计算公式为：

1式中，R₁，R₂—Bragg波长λ_b1、λ_b2的反射波长值，δ_f和δ_b1为修正量，系数矩阵K和δ可由实验数据获得。

作为优选，所述处理模块用于对数据信息进行逻辑处理步骤为：根据①式中校准后的λ_b1、λ_b2的反射波长值求解矩阵方程组得到实际的应变和温度值，矩阵方程组表示为：