一种输电线路覆冰监测装置的制作方法

本实用新型涉及输电线路应用技术领域，特别涉及一种输电线路覆冰监测装置。

背景技术：

线路覆冰和积雪会导致其机械和电气性能急剧下降，严重威胁电力及通信网络的安全运行。当架空导线荷载超过设计标准时，会引起导线舞动，可能导致导线，杆塔及连接部件严重损坏甚至杆塔倾斜倒塌、导地线断线等严重事故。

现有的输电线路光纤光栅传感系统的往往将光纤光栅应变传感器附着于被测导线表面，难以在带电的导线上安装实现，同时由于需要将光信号从导线高压端引至地电位，光纤光栅的信号引出需要额外的绝缘处理，增加了系统的复杂性。虽然目前已有研究提出将光纤光栅传感器集成于绝缘子金具之中，但是由于其设计对绝缘子金具的形状、材料改动较大，无法在现有运行的输电线路上实现。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种输电线路覆冰监测装置，采用光纤光栅传感监测系统，尽量避免对现有绝缘子悬挂结构的改造，能与现有线路的金具兼容，同时采用可拆卸设计，可以直接在杆塔上完成光纤光栅传感器的安装和更换，能够在现有输电线路上实现覆冰状态的光纤光栅传感监测，这样可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种输电线路覆冰监测装置，包括输电线路本体、传感器安装组件和光纤光栅传感器，所述输电线路本体的上表面通过微调螺钉固定安装有弹性柱，所述弹性柱的上部固定安装有传感器安装组件，所述传感器安装组件包括不锈钢配件体和U型环连接器，所述不锈钢配件体的两端固定安装有U型环连接器，所述U型环连接器下端与弹性柱固定连接，所述不锈钢配件体的正面上固定安装有多个光纤光栅传感器槽口，所述光纤光栅传感器槽口的上端卡接有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器包括外层钢管、光纤光栅轴和线芯，所述外层钢管的两端设置有带孔螺钉，所述带孔螺钉的外表面通过密封圈轴向连接有光缆，所述光缆的输入端与线芯相连接，所述线芯的输入端通过芯轴轴承套与光纤光栅轴相连接，所述芯轴轴承套的两侧与外层钢管的内壁相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述光纤光栅传感器的外壁上还固定安装有光纤光栅解调仪。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述光纤光栅传感器的信号端反馈连接有耦合器，所述耦合器的信号端与光纤光栅解调仪连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述耦合器的输出端连接有可调滤波器，所述可调滤波器的输出端通过放大器连接有低通滤波器。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述可调滤波器的的输入端连接有扫描仪。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述低通滤波器的输出端连接有整形器。

采用上述技术方案，输电线路上采用光纤光栅传感监测系统，尽量避免对现有绝缘子悬挂结构的改造，能与现有线路的金具兼容，同时采用可拆卸设计，可以直接在杆塔上完成光纤光栅传感器的安装和更换，能够在现有输电线路上实现覆冰状态的光纤光栅传感监测，同时可对区域内多条线路连接在一个光纤光栅解调仪上进行监测，大大降低了系统成本，适用于长期监测。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型传感器安装组件结构示意图；

图3为本实用新型光纤光栅传感器结构示意图；

图4为本实用新型监测机构示意图。

图中，1-输电线路本体；2-传感器安装组件；3-光纤光栅传感器；4-微调螺钉；5-光纤光栅解调仪；6-弹性柱；7-不锈钢配件体；8-U型环连接器；9-光纤光栅传感器槽口；10-外层钢管；11-带孔螺钉；12-密封圈；13-光缆；14-线芯；15-芯轴轴承套；16-光纤光栅轴；17-耦合器；18-可调滤波器；19-低通滤波器；20-扫描仪；21-整形器；22-放大器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种输电线路覆冰监测装置，包括输电线路本体1、传感器安装组件2和光纤光栅传感器3，所述输电线路本体1的上表面通过微调螺钉4固定安装有弹性柱6，所述弹性柱6的上部固定安装有传感器安装组件2，所述传感器安装组件2包括不锈钢配件体7和U型环连接器8，所述不锈钢配件体7的两端固定安装有U型环连接器8，所述U型环连接器8下端与弹性柱6固定连接，所述不锈钢配件体7的正面上固定安装有多个光纤光栅传感器槽口9，所述光纤光栅传感器槽口9的上端卡接有光纤光栅传感器3，所述光纤光栅传感器3包括外层钢管10、光纤光栅轴16和线芯14，所述外层钢管10的两端设置有带孔螺钉11，所述带孔螺钉11的外表面通过密封圈12轴向连接有光缆13，所述光缆13的输入端与线芯14相连接，所述线芯14的输入端通过芯轴轴承套15与光纤光栅轴16相连接，所述芯轴轴承套15的两侧与外层钢管10的内壁相连接。

本实施例中，为了减小因粘合剂的影响，以及便于在线路杆塔上安装及更换光纤光栅传感器3，光纤光栅传感系统3采用管式封装光纤光栅传感器固定于直线塔绝缘子串的传感器安装组件2上，光纤光栅传感器嵌入传感器安装组件2，再通过上下两个螺母将管式光纤光栅传感器锁紧固定于传感器安装组件2上。

本实施例中，通过测量光纤光栅传感器3的应变，可计算得到传感器安装组件2轴向的受力，导线覆冰时，通过光纤光栅传感器3测量得到的传感器安装组件2轴向的荷载，可以计算出导线覆冰的荷载。

本实施例中，在输电线路本体1通过调节微调螺钉4使传感器安装组件2处于不受力的状态，再通过螺母将光纤光栅传感器3固定在传感器安装组件2的凹槽内，调节螺母的松紧至光纤光栅传感器3处于临界受力状态，在光纤光栅传感器3末端的引出光纤上再串联一光纤光栅温度传感器，为保证光纤传感器的接头不因外力作用而脱落，所有的光纤接头均安装和固定在一特制的防水塑料盒内。

所述光纤光栅传感器3的外壁上还固定安装有光纤光栅解调仪5，所述光纤光栅传感器3的信号端反馈连接有耦合器17，所述耦合器17的信号端与光纤光栅解调仪5连接，所述耦合器17的输出端连接有可调滤波器18，所述可调滤波器18的输出端通过放大器22连接有低通滤波器19，所述可调滤波器18的的输入端连接有扫描仪20，所述低通滤波器19的输出端连接有整形器21。

本实施例中，光纤光栅传感器3安装在输电线路杆传感器安装组件2上，实时感知绝缘子的受力应变；电力通信光缆内的光纤连接光纤光栅传感器3与监控层的光纤光栅解调仪5；光纤光栅解调仪5即时解调出传感光纤光栅的反射光中心波长的变化，将解调出的数据发送给监上位机。

本实施例中，安装在输电线路上的作为温度补偿的光纤光栅温度传感器3为无源测量，仅包括传感器本身以及作为连接用途的光纤线路，光纤和光纤光栅同时作为传感载体和通讯载体，不需要安装额外的电源和通讯装置，大大降低了系统的复杂性，信号通过电力通信光缆内的光纤传输到监控层的光纤光栅解调仪，可实现实时监测。

本实施例中，利用外部监控计算机根据不同位置的光纤光栅传感器3传回的信号，判断线路是否处于正常状态；同时，监控计算机可以根据传感器反馈回的测量数据调整光纤光栅传感的测量频率，对局部线路进行重点监测；根据线路安装在不同输电线路上的光纤光栅应变传感器测得的覆冰荷载，通过计算式确定覆冰发生的具体档距。

本实施例中，由于光纤光栅传感器3本身的特性，可以通过光纤线路上串联多个传感器的方式实现准分布式测量，在每个测量杆塔处安装的光纤光栅传感器3可以通过电力通信光缆内的光纤连接到同一个光纤光栅解调系统上，通过波分复用、时分复用以及光纤光栅解调仪上的光信号通道开关切换，即可对区域内多条线路连接在一个光纤光栅解调仪上进行监测，大大降低了系统成本，适用于长期监测。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。