[發明專利]一種基于光纖布拉格光柵的覆冰實時監測系統

在審

• 申請號: 202010550692.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111678628A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張治國;王瀟瀟;顏哲昊;李路明;肖子洋;陳興;陳碩
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;國網江西省電力有限公司信息通信分公司;全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/06
• 代理公司: 北京睿馳通程知識產權代理事務所(普通合伙) 11604
• 代理人: 張文平

本發明提供了一種基于光纖布拉格光柵的覆冰實時監測系統，包括：光纖布拉格光柵傳感器、光纖光柵解調儀和OPGW光纜；光纖布拉格光柵傳感器，包括：光纖光柵FBG1、光纖光柵FBG2和三角形懸臂梁，光纖光柵FBG1位于粘貼于所述三角形懸臂梁的外側，光纖光柵FBG2粘貼位于所述三角形懸臂梁的內側，光纖布拉格光柵傳感器，固定于OPGW光纜上；光纖光柵解調儀與所述光纖布拉格光柵傳感器相連，用于解調出光纖布拉格光柵傳感器產生壓變應力后的波長值，通過所述波長值計算出復合波長偏移量,對覆冰厚度進行實時監測。

技術領域

本發明涉及光纖傳感領域，具體而言，涉及一種基于光纖布拉格光柵的覆冰實時監測系統。

背景技術

隨著電力行業對輸電線路安全穩定運行狀態要求的不斷提升，氣象因素、季節影響、高度影響、地理環境影響、線路走向的影響以及導線本身的影響均會導致輸電線路導線上覆冰。導線覆冰在風作用下會發生舞動、脫冰跳躍事故以及絕緣子串冰閃事故。當線路上出現大量覆冰時，出現過載現象導致架空輸電線路機械和電氣方面的故障，桿塔兩側的不平衡張力加劇，當大于導線承受的最大張力就會出現導線斷落、桿塔倒塌的現象，不但給電網維修人員造成了很多的不便和困難，還會嚴重威脅到電力行業的運行安全。大量的覆冰甚至會發生電流的閃絡而發生火災。因此，架空輸電線路上覆冰導致的事故是我們難以估量的。

目前，輸電線路上覆冰的監測已經是最棘手的重點問題，架空輸電線路覆冰的監測系統的需求量與日俱增。現有輸電線路覆冰在線監測系統大多數是由電子式裝置組成，由于外界條件的影響，現有的傳統電子傳感器在我國還存在一些薄弱之處。在強電磁場條件下，電子傳感器容易受到電磁干擾而且遠距離傳輸的信號不穩定、使用壽命短等問題。

因此，急需一種使用壽命長、靈敏度高、抗電磁干擾的傳感器，對OPGW光纜覆冰的厚度進行實時監測。

發明內容

本發明的目的在于為了能夠解決上述提到的至少一個技術問題，提供一種基于光纖布拉格光柵的覆冰實時監測系統。具體方案如下：

包括：光纖布拉格光柵傳感器、光纖光柵解調儀和OPGW光纜；

所述光纖布拉格光柵傳感器，包括：光纖光柵FBG1、光纖光柵FBG2和三角形懸臂梁，所述光纖光柵FBG1粘貼于所述三角形懸臂梁的外側，所述光纖光柵FBG2粘貼于所述三角形懸臂梁的內側，所述光纖布拉格光柵傳感器，固定于OPGW光纜上，用于測量因覆冰后產生的應力；

所述光纖光柵解調儀與所述光纖布拉格光柵傳感器相連，用于解調出所述光纖布拉格光柵傳感器產生應力后反饋給所述光纖光柵解調儀的波長值，通過所述波長值計算出復合波長偏移量,通過所述復合波長偏移量對覆冰厚度進行實時監測。

可選的，所述三角形懸臂梁，包括：

第一端部，所述第一端部包括第一圓孔；

第二端部，所述第二端部圓弧直徑大于所述第一端部圓弧直徑，所述第二端部包括第二圓孔，所述第二圓孔與所述第一圓孔直徑相同；

側壁，所述側壁連接所述第一端部和第二端部同側；所述側壁與所述第一端部、第二端部圍成一個梯形孔。

可選的，所述光纖光柵FBG1粘貼于所述側壁的外側；所述光纖光柵FBG2粘貼于所述梯形孔的靠近所述第二端部的內側。

可選的，通過所述波長值計算出復合波長偏移量,通過所述復合波長偏移量對覆冰厚度進行實時監測，包括：

當OPGW光纜上附有覆冰時，使得三角形所述懸臂梁產生應力；

通過所述光纖光柵解調儀解調出所述光纖布拉格光柵傳感器產生應力后反饋給所述光纖光柵解調儀的波長值；

通過所述波長值計算出復合波長偏移量，獲得覆冰厚度與所述復合波長偏移量的關系，計算出覆冰厚度。