基于变电站沉降监测的光纤光栅传感器,这是一篇与光栅论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
光栅论文参考文献：
摘 要： 根据光纤布拉格光栅传感器具有抗干扰强、高灵敏度和工作寿命长等优良的物理特性,针对变电站沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力、工作环境恶劣、积累时间长等突出问题,设计了新型光纤光栅沉降位移传感器,其沉降测量量程最大为300 mm,灵敏度为17.8 pm/mm,沉降位移分辨率为0.784 93 mm.与传统的沉降传感器相比,在测量灵敏度、分辨率和沉降量测量范围上有了极大的提高.综合实验结果,该传感器能实现对变电站地基和电气设备进行大范围、高灵敏度、高分辨率地沉降监测.
关键词： 光纤传感； 沉降传感器； 沉降转换； 变电站监测； 位移检测； 智能电站
中图分类号： TN253?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）01?0143?04
Abstract： Since the fiber Bragg grating sensor has strong anti?interference, high sensitivity, long service life and excellent physical properties, and the settlement deformation monitoring project of substation exists the problems of a lot of manpower consumption, poor working environment and long time accumulation, a new fiber Bragg grating settlement sensor was designed, whose maximum settlement measuring range is 300 mm, the sensitivity is 17.8 pm/mm, and the resolution of settlement displacement is 0.784 93 mm. In comparison with those of the traditional settlement sensors, the measuring sensitivity, resolution and settlement measuring range are improved greatly. According to the experimental results, the sensor can realize the large?scale, high?sensitivity and high?resolution settlement monitoring for the tranormer substation foundation and electrical equipment.
Keywords： optical fiber sensing； settlement sensor； settlement conversion； substation monitoring； displacement detection； intelligent power station
0 引 言
变电站是电网的重要组成部分,它在电力系统中起变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的作用[1?2].目前,对于变电站的智能化建设主要集中在对变压器、电流电压互感器、GIS、6断路器、隔离开关等变电站一次设备和继电保护装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置等二次设备的在线监测与智能控制上,而对于变电站基础建筑的智能化监测方面的建设正处于起步阶段[3].
变电站内的建筑物是保障电网安全的电力基础设施,变电站基础建筑物在施工期间以及后期运营期间的安全问题日益突出[4].由于变电站大多建设在偏远的地区,其地质条件和气候条件经常会引起变电站的地基沉降.变电站的地基沉降分为均匀沉降和不均匀沉降,当地基产生均匀沉降时,对地面上的电气设备产生的附加内应力较小,不至于带来较大的危害.但是当地基产生不均匀沉降时,对地面上的电气设备产生的附加内应力巨大,容易造成电气设备的断裂、倾斜甚至坠落,从而造成电气设备事故的发生[5].
变电站地基沉降的监测方法主要是采用水准监测法.这种方法是通过人工定期巡视检查安装在现场沉降监测点的沉降桩头,利用精密水准仪观测各个沉降观测点与基准点之间的变化来判断地基沉降量[6].但是这种监测方法的工作量繁重、耗时长,而测得的数据量相反却较少,容易受到环境因素的影响,使得判断的准确性不佳,而基于光纤布拉格光栅传感器的变电站沉降监测系统具有检测精度高、可实现实时在线监测与预警等优势[7].
光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器是变电站基础沉降监测系统的关键,FBG传感器利用光纤的光学特性和传感特性来探测工程中各种物理量[8].它相对于传统方法具有更高的灵敏度,不易受电磁干扰,绝缘性好,集传感信息的获取与传输一体,方便组成分布式光纤传感等优点[9].本文采用FBG设计变电站沉降监测的沉降传感器,能够实现对变电站的沉降状况进行实时监测,针对变电站沉降积累时间长、沉降范围大以及工作环境恶劣等特点,FBG沉降传感器能够很好地解决变电站沉降监测的问题.
1 FBG传感原理及传感器设计
1.1 FBG传感基本原理
FBG是根据掺杂光纤的紫外光敏特性的原理,使用周期性的强紫外光激光照射掺杂的光纤,使光纤纤芯形成折射率沿轴向周期性分布,从而形成一个反射式光纤光栅[10].只有满足布拉格条件的光波才能够被光栅反射,其布拉格条件为：
[λB等于2neffΛ] （1）
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