用于绝缘子表面盐密检测的光纤布喇格光栅传感器的研究

用于绝缘子表面盐密检测的光纤布喇格光栅传感器的研究

2020-01-24 09:56:27

用于绝缘子表面盐密检测的光纤布喇格光栅传感器的研究

对运行中的绝缘子进行污秽程度的在线监测可及早发现隐患,减少污闪事故。现有输电线路外绝缘污秽在线监测系统存在测量准确性差、可靠性低、易受电磁干扰、需要现场电源、成本高等方面缺点。为解决上述问题,本文提出采用光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)进行绝缘子表面盐密的在线监测。本研究发现氯化钠对涂覆有聚酰亚胺的光纤布喇格光栅的感湿性能有显著影响,在此基础上的,对其影响机理进行了分析,提出使用涂覆有聚酰亚胺薄膜的光纤布喇格光栅(PI-FBG)进行绝缘子表面盐密的检测。试验表明PI-FBG的湿敏效果越好,氯化钠对其抑制作用越明显。针对传统方法在聚酰亚胺多层涂覆时容易出现多个峰值、成膜不均匀、栅区弯曲的情况,本研究改进了聚酰亚胺的涂覆工艺,并制备了高湿度灵敏度的PI-FBG传感器。绝缘子表面自然污秽中主要成分为易溶性盐分氯化钠,难溶的硫酸钙和不可溶的二氧化硅。试验表明硫酸钙和二氧化硅对高湿度环境下PI-FBG传感器的波长增长几乎没有抑制作用,而氯化钠对其抑制作用明显,从而排除了难溶的硫酸钙和不溶的二氧化硅对盐密测量结果的影响。定量分析了相对湿度98%RH、90%RH、80%RH隋况下绝缘子表面盐密与PI-FBG传感器波长抑制量之间的关系,并确定了在以上相对湿度情况下PI-FBG传感器的最小盐密识别值。在传感器研制的基础上,本文构建了基于PI-FBG传感器的绝缘子表面盐密全光网在线监测系统,该系统具有抗电磁干扰能力强、可靠性高、可实现远程无源准分布式测量的优点,研制了一套基于FBGA解调模块的光纤光布喇格栅波长解调仪,完成了基于虚拟仪器的上位机软件开发。

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