[發明專利]一種覆冰及污閃電流監測系統及方法

有效

• 申請號: 202010983476.7
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112098776B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 龔遜東;梅沁;葉晨;黃芬;繆立恒;費彬;蔣頔
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司無錫供電分公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01B11/06
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張浩;王萍

一種覆冰及污閃電流監測系統及方法，系統包括：第一懸臂梁模塊、第二懸臂梁模塊、光柵解調模塊和數據處理模塊；通過引流環將絕緣子串上的電流引流至電磁轉化單元，第一懸臂梁模塊在覆冰的作用下產生形變；電磁轉化單元將電流轉為磁場；磁場吸引第二懸臂梁產生形變；光柵解調模塊解調第一FBG和第二FBG形變導致的光波長偏移，第三FBG和第四FBG形變導致的光波長偏移；數據處理模塊接收第一FBG和第二FBG形變導致的光波長偏移數據，計算獲得覆冰厚度，接收第三FBG和第四FBG形變導致的光波長偏移數據，計算獲得污閃電流。雙光柵的方法不僅可以消除溫度對于光纖光柵波長偏移量的影響，同時應變對于光纖光柵波長偏移量的影響提升了一倍。

技術領域

本發明屬于輸電線路覆冰及電流監測技術領域，更具體地，涉及一種覆冰厚度及污閃電流的監測系統及方法。

背景技術

輸電線路作為電力流、能源流的重要載體，輸電線路的安全性成為亟待解決的問題。當前我們國家的霧霾越來越嚴重，空氣中的污染物也越來越多。當污染物沉積在輸電線路絕緣子串上到達一定程度且絕緣子串周圍環境達到一定條件(高濕等)時，絕緣子串的電阻變小，導致絕緣子串導通及絕緣子串外出現電弧，絕緣子串發生閃絡現象，閃絡嚴重時會發生電網大面積停電事故。與此同時，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引流線本身的影響均會導致輸電線路引流線上覆冰。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，當大于引流線承受的最大張力就會出現引流線斷落、桿塔倒塌的現象，甚至嚴重者會發生電流的閃絡而發生火災大量的覆冰會嚴重威脅電力行業的運行安全，同時給電網維修人員造成了很多的不便和困難。

由于傳統的電子式測量技術以電子信息處理為基礎的特點注定了其將受到供電、電磁干擾、信號傳輸不穩定、數據傳輸容量受限等因素制約，限制了其安全性與可靠性。光纖傳感技術因具有無源、抗電磁干擾、光纖信息傳輸安全穩定等多個方面的優勢，近年來隨著電力特種光纜的大規模建設國內陸續開展了基于光纖傳感的輸電線路安全監測研究。

現有技術文件1(郝艷捧等.用于覆冰狀態測量的光纖光柵復合絕緣子及其制造方法[P].CN108878074A,2018-11-23.)公開了一種用于覆冰狀態測量的光纖光柵復合絕緣子，植入有與芯棒平行的光纖，通過光柵波長的變化對復合絕緣子的覆冰狀態進行計算。現有技術文件1采用的是在復合絕緣子內植入光纖光柵實現，此方法需要特定的制造工藝進行制造，沒有普遍性，需要獨立開模制造，工藝復雜，成本高。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明的目的在于，提供了一種能夠消除交叉敏感，無源、抗電磁干擾、光纖信息傳輸安全穩定且低成本的覆冰及污閃電流監測系統及方法。

本發明采用如下的技術方案。一種覆冰及污閃電流監測系統，包括：第一懸臂梁模塊、第二懸臂梁模塊、光柵解調模塊和數據處理模塊，所述第一懸臂梁模塊包括：第一懸臂梁、第一FBG和第二FBG；第一懸臂梁包括依次連接的桿塔連接部、絕緣體和絕緣子連接部，其中桿塔連接部和絕緣子連接部由金屬材料制成，絕緣體由絕緣材料制成，第一FBG和第二FBG安裝在桿塔連接部上；所述第二懸臂梁模塊包括磁體部、電磁轉化單元、第二懸臂梁、第三FBG和第四FBG，磁體部、第三FBG和第四FBG安裝在第二懸臂梁上，絕緣子串上的電流引流至電磁轉化單元，并將該電流轉化為磁場，磁體部受電磁轉化單元產生磁場的吸引，帶動第二懸臂梁產生形變；所述光柵解調模塊，通過光纖分別與第一FBG和第二FBG、第三FBG和第四FBG相連接，解調光路中光的波長；所述數據處理模塊與所述光柵解調模塊相連接，用于依照波長數據，計算得到實時污閃電流數據和覆冰厚度；FBG是指光纖布拉格光柵。

優選地，第一FBG和第二FBG相互垂直地粘貼在桿塔連接部上。

優選地，所述電磁轉化單元包括：第一引流環、第二引流環、引流線和亥姆赫茲線圈對；第一引流環和第二引流環分別設置在絕緣體兩側的桿塔連接部和絕緣子連接部上，第一引流環經引流線與亥姆赫茲線圈對的一端相連接，第二引流環經引流線與亥姆赫茲線圈對的另一端相連接。