一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术属于电力系统绝缘子电场强度测量技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统，包括依次相连的：数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端、数据显示端；数据采集装置包括依次相连的：聚氨酯弹性体薄膜测量探头、光纤光栅应变传感器、数据采集自动控制装置、数据发送装置；数据传输装置包括依次相连的：光电主机、安全隔离装置；数据存储控制端包括依次相连的：数据存储装置、数据接收装置、控制装置；数据发送装置通过传输光纤与数据传输装置中的光电主机相连；安全隔离装置与数据接收装置相连；数据存储装置和控制装置分别与数据显示端的上位机显示器相连；控制装置与数据发送装置相连。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统绝缘子电场强度测量
，尤其涉及一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统。
技术介绍
绝缘子长期运行过程中由于绝缘性能和机械性能下降，易于出现零值、低值绝缘子，对电网安全运行构成严重的威胁。因此，国内外许多专家针对绝缘子监测技术进行了探索和研究，主要方法包括：电压分布法、电晕脉冲电流法、泄漏电流法、红外成像法、电场法等。其中，电场法利用绝缘子横纵向电场分布情况来判断绝缘子的优劣情况，简单直观不易于受外界环境的干扰。尤其是随着光纤传感器的不断发展，不仅提高了电场测量法的可靠性，还很大程度上减少了传感器本身对绝缘子附近电场的影响，提高了电场监测的准确度。现今，利用光纤传感器监测绝缘子场强技术已经在我国得到了广泛应用。但是现有的传统光纤传感监测绝缘子场强的设备或系统中还存在大量不足，例如：人工手持式测量精准性差，劣化瓷片定位不准；传统光纤传感器不能彻底排除其他光强起伏的干扰；探头结构复杂；重复性差；测量分辨率低，仅为毫米级；还存在系统测量范围与系统性噪比之间的平衡；系统检测灵敏度、分辨率与系统造价、实用性之间的协调等问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出了一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统，包括依次相连的：数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端、数据显示端；其中，数据采集装置包括依次相连的：聚氨酯弹性体薄膜测量探头、光纤光栅应变传感器、数据采集自动控制装置、数据发送装置；数据传输装置包括依次相连的：光电主机、安全隔离装置；数据存储控制端包括依次相连的：数据存储装置、数据接收装置、控制装置；数据采集装置中的数据发送装置通过传输光纤与数据传输装置中的光电主机相连；安全隔离装置与数据接收装置相连；数据存储装置和控制装置分别与数据显示端的上位机显示器相连；控制装置与数据发送装置相连。所述数据采集装置通过绝缘杆轨道固定在绝缘子串的正前方，绝缘杆轨道的滑动方向与绝缘子串中心轴线平行，聚氨酯弹性体薄膜测量探头垂直于绝缘杆轨道，绝缘杆轨道自动控制聚氨酯弹性体薄膜测量探头。所述光电主机安装在电力杆塔底部，通过传输光纤接收数据采集装置传输的采集数据；光电主机与安全隔离装置通过物理网络链路相连接，安全隔离装置将从光电主机处传来的检测数据发往变电站内，实现数据的安全传输。所述数据存储控制端安装在变电站的监控室内，控制装置和数据接收装置通过网络线路相连，数据存储装置与控制装置通过架设的物理网络链路相连。所述数据显示端为变电站内的上位机显示器，能够将存储于数据存储装置的绝缘子场强变化数据绘制成场强分布图，使工作人员能够直观、实时了解绝缘子表面场强分布的实际情况，分析绝缘子的实际工作状况。所述绝缘杆轨道一端装有电机，通过旋转控制带动绝缘杆轨道上的聚氨酯弹性体薄膜测量探头上下运动来实现对绝缘子表面轴向电场分布测量位置的确定。所述光纤光栅应变传感器根据电致伸缩效应所带来的聚氨酯弹性体的应变来检测绝缘子场强。本技术的有益效果在于：利用光纤光栅应变传感器、聚氨酯弹性体(PUE)薄膜测量探头以及数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端和数据显示端，构建了一套完整的输电线路上绝缘子场强自动检测系统。利用电致伸缩材料标定场强的变化，不仅简化了探头结构，其测量结果具有良好的重复性，还提高了检测装置的抗干扰性，从本质上排除了其他光强起伏的干扰；提高了宽光源的利用率，提高检测灵敏度和分辨率，降低了绝缘子场强检测装置的成本，很大程度上提高了采集数据的准确性、实时性和可靠性，有利于绝缘子工作状况的实时监控，减少了电网运行过程中事故发生的概率，具有广泛的应用价值和现实意义。本技术改变了由人工手持绝缘杆检测绝缘子场强的传统工作模式，采用轨道式方法，改变绝缘杆位置，实现了绝缘子表面场强多点、多位置测量的在线化和自动化，精确定位零值或低值绝缘子位置，极大地节省人力和经济成本。附图说明图1为基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统结构图。具体实施方式下面结合附图，对实施例作详细说明。一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统，如图1所示，包括依次相连的：数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端、数据显示端；其中，数据采集装置包括依次相连的：聚氨酯弹性体薄膜测量探头、光纤光栅应变传感器、数据采集自动控制装置、数据发送装置；数据传输装置包括依次相连的：光电主机、安全隔离装置；数据存储控制端包括依次相连的：数据存储装置、数据接收装置、控制装置；数据采集装置中的数据发送装置通过传输光纤与数据传输装置中的光电主机相连；安全隔离装置与数据接收装置相连；数据存储装置和控制装置分别与数据显示端的上位机显示器相连；控制装置与数据发送装置相连。通过配套的绝缘杆导轨自动控制，利用轨道控制绝缘杆运动，设置测量探头的位置，实现对绝缘子表面轴向电场分布测量位置的确定，保证绝缘子相邻伞裙场强测量的准确性和一致性，实现准确定位劣化的绝缘子瓷片，以及对绝缘子场强绘制时的精确化和标准化。通过配套的管理装置，设置场强测量时间点、测量次数、伞裙测量点位置、绝缘杆运动方向、报警阈值等一系列测量参数信息，实现绝缘子场强测量的自动化。通过运用包含数据接收处理装置和电网安全隔离装置的数据传输端的安装与应用，实现绝缘子场强在线监测数据的实时接收和安全数据传输。通过数据存储装置，对接收到的绝缘子场强数据进行存储，并可以利用上位机将存储的数据进行图像绘制，直观完整的描述绝缘子场强的变化，判断绝缘子工作运行状况。以某输电线路为例，以该输电线路上某一杆塔上的绝缘子为试点，建立在线式自动绝缘子场强监测平台的具体方法如下：1.本系统包含数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端和数据显示端四个部分。具体实施方法是逐步安装四个部分。2.安装数据采集装置。首先选定数据采集端的各个设备安装位置，本实施例中将安装四套采集端装置，分别位于杆塔两侧，每侧各两套。绝缘杆轨道固定在绝缘子的正前方，距离绝缘子串中心轴线50公分处，与绝缘子串平行，监测探头垂直于绝缘杆，正对着绝缘子串，绝缘杆随着轨道运动可满足对绝缘子串多点、多位置监测。每个探头包括安装聚氨酯弹性体(PUE)薄膜测量探头和光纤光栅应变传感器各一个，通过安装传输光纤，将其与光电主机相连。光电主机位于杆塔底部，主要用于接收数据采集装置传输的采集数据。光电主机与安全隔离装置通过物理网络链路相连接，通过对电网安全隔离装置的安装和配置将从光电主机处传来的检测数据发往变电站内，实现数据的安全传输。3.安装数据存储控制端。数据存储控制端包含控制装置、数据接收装置和数据存储装置，控制装置和接收装置安装在变电站监控室内，控制装置和数据接收装置通过网络线路相连，数据接收装置与光电主机通过网络链路相连，通过挖掘电缆沟铺设电缆和网络链路。数据存储装置与控制装置通过架设的物理网络链路相连。4.安装数据展示端。数据展示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统，其特征在于，包括依次相连的：数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端、数据显示端；其中，数据采集装置包括依次相连的：聚氨酯弹性体薄膜测量探头、光纤光栅应变传感器、数据采集自动控制装置、数据发送装置；数据传输装置包括依次相连的：光电主机、安全隔离装置；数据存储控制端包括依次相连的：数据存储装置、数据接收装置、控制装置；数据采集装置中的数据发送装置通过传输光纤与数据传输装置中的光电主机相连；安全隔离装置与数据接收装置相连；数据存储装置和控制装置分别与数据显示端的上位机显示器相连；控制装置与数据发送装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅应变传感器的绝缘子场强监测预警系统，其特征在于，包括依次相连的：数据采集装置、数据传输装置、数据存储控制端、数据显示端；
其中，数据采集装置包括依次相连的：聚氨酯弹性体薄膜测量探头、光纤光栅应变传感器、数据采集自动控制装置、数据发送装置；
数据传输装置包括依次相连的：光电主机、安全隔离装置；
数据存储控制端包括依次相连的：数据存储装置、数据接收装置、控制装置；
数据采集装置中的数据发送装置通过传输光纤与数据传输装置中的光电主机相连；安全隔离装置与数据接收装置相连；数据存储装置和控制装置分别与数据显示端的上位机显示器相连；控制装置与数据发送装置相连。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述数据采集装置通过绝缘杆轨道固定在绝缘子串的正前方，绝缘杆轨道的滑动方向与绝缘子串中心轴线平行，聚氨酯弹性体薄膜测量探头垂直于绝缘杆轨道，绝缘杆轨道自动控制聚氨酯弹性体薄膜测量探头。
3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述光电主机安装在电力杆塔底部，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周景，穆昭玺，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11