全光纤微风振动监测传感器研制

笔者研究了基于光纤传感原理的输电线路微风振动在线监测技术,通过理论计算验证了以植入光纤光栅的悬臂梁为主体结构的新型无源传感器设计的可行性,依据计算结果指导成功试制出首个光纤光栅式微风振动监测传感器,同时根据光纤光栅的应力变化与导线微风振动中振幅及频率的变化情况对传感器进行了标定。标定后的系统经过实验室试验以及实际挂网运行验证可有效检测微风振动,并且文中设计的传感器完全满足频率为0~150 Hz、振幅为0~0.6 mm的输电线路微风振动监测规程。     

基于压电式加速度计的导线微风振动传感器设计

输电线路导线的微风振动往往会造成线路断股、断线、金具脱落等危害,传统的在线监测方法多采用暴露在户外的传感器,容易受恶劣气候的影响降低长期稳定性。文中针对这些问题,开发了基于压电式加速度计的输电线路微风振动在线监测系统,首先,通过安装在导线上的基于压电式加速度计的微风振动传感器采集导线的振动加速度,并通过快速傅里叶变换(FFT)、频域积分等方法得到振动频率和振动幅值;然后,通过Zigbee无线模块发送到安装在杆塔上的状态监测装置;最后,通过GPRS的通信方式将数据发送到省网公司监控中心。结果表明:利用基于压电式加速度计的微风振动传感器系统可以准确测量振动频率为1~150 Hz,振幅为0.1~1.5 mm的振动信号,并且通过振幅法计算的导线动弯应变值,也可以达到输电线路通用技术规范的基本要求。同时,文中设计的微风振动在线监测系统具有易安装、测量范围宽等特点,因此,该传感器为输电线路微风振动监测结果的准确可靠提供了有力的技术支持。     

利用光纤光栅传感器测量输电线路覆冰荷载试验

输电线路覆冰严重威胁电力系统的安全稳定运行,在现有力学测量线路荷载的基础上,建立了基于光纤光栅(FBG)传感器的输电线路覆冰在线监测系统。该系统利用光纤光栅作为传感载体,通过感知传感器金具的微应变,测量输电线路荷载;光纤作为传感信息传输载体,可在现有的光纤复合架空地线(OPGW)和光纤复合相线(OPPC)上实现。为验证系统测量输电线路覆冰后荷载变化的性能及可靠性,在±800 kV直流输电工程输电线段直线塔上进行了光纤光栅传感器测量输电线路模拟覆冰试验,试验结果表明:相较于电子式传感器,光纤传感器精度更高;测量灵敏度与金具的材料和截面积相关;光纤光栅温度补偿的精度直接影响测量精度。     

输电线路导线微风振动在线监测技术

为有效避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故,设计了一套微风振动在线监测系统来实时监测导线的微风振动信息。系统采用悬臂梁式传感器测量导线的弯曲幅度,并根据弯曲幅度,采用峰峰值法和快速Fourier变换(FFT)等方法,计算出导线振动的频率与振幅以及导线的动弯应变。研究表明,悬臂梁式传感器可以准确测量频率1～150Hz的小幅振动信号,峰峰值法可以准确计算出导线微风振动的振幅,而快速Fourier变换可以准确计算出导线振动的频率。根据研究结果可知,该系统采用的测量方法和建立的数学模型可以准确计算出导线的动弯应变值,并能实现输电线路疲劳故障的预警。     

500 kV永兴线松花江大跨越微风振动在线监测系统应用与研究

针对远距离输电线路因微风振动造成线路疲劳断股的问题,阐述了导线、地线微风振动形成原理以及550 kV永兴线松花江大跨越微风振动在线监测系统设计方案,分析了微气象监测数据和微风振动监测数据,并开展大跨越导、地线微风振动的疲劳特性、振动特性及防振方案的研究,对保障线路安全运行具有重要的意义.     

基于光纤传感的输电导线温度监测

输电导线温度测量是输电线路融冰过程的重要组成部分,为了解决输电线路温度监测需要现场电源,使用寿命短,容易受电磁干扰等缺点。本文基于光纤传感技术研制了一种光纤光栅温度传感器以及传感器夹具的设计,该传感器采用双金属结构的方法实现温度增敏;根据光纤光栅对温度和应变的敏感特性,采用不受力的封装方式将其封装在外壳内,解决了温度与应变交叉敏感的问题。实验表明,研制的光纤光栅温度传感器灵敏度为9.8 pm/℃,线性度0.79%,分辨率为0.102℃。收集整理云南电网某110kV输电线路的导线温度和环境温度监测数据,实现了对导线的监测。因此,基于光纤传感技术的输电导线温度监测可以用来在线监测导线的温度,为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全稳定运行。     

500kV线路大跨越微风振动在线监测

大跨越是整条输电线路的防振重点,大跨越的安全运行在很大程度上取决于导、地线和防振装置的可靠性。微风振动引起导、地线疲劳断股等事故是通过累积效应的方式发生的,有一个累积时间和过程。国内大量的证据表明:微风振动严重威胁着架空输电线路特别是大跨越的安全运行。文中简要讨论了输电线路微风振动的机理,介绍了一种通过监测仪和计算机网络方式实现的对大跨越导、地线进行远程监视的在线测量系统,并对测量数据进行分析,以便为线路的运行和维护工作提供帮助。     

光纤光栅测量技术的应用研究

分析了高压输电线路覆冰的危害,介绍了变电站电气设备温度测量的意义。利用光纤既是传感材料又是传输材料以及抗电磁干扰等优点,引出了光纤光栅温度和应变测量系统。通过对光纤光栅传感原理的研究,结合高压输电线路和变电站电气设备的特点,设计了波分复用传感系统和C/S模式的监测系统网路结构模型,对大范围的高压输电线路和其他电气设备进行温度和应力的同时监测有参考价值。     

架空输电线路覆冰监测光纤光栅拉力倾角传感器的研制

输电线路覆冰危害电网安全稳定运行。为解决现有输电线路覆冰在线监测系统需要现场电源,易受电磁干扰,不能分布式测量,使用寿命短等缺点,开发基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术的输电线路覆冰在线监测系统。基于光纤光栅传感技术,提出一种抗电磁干扰的光纤光栅拉力倾角一体化传感器。在该传感器中,通过设计双闭环U型槽结构形成了高精度抗偏载能力强的拉力传感单元;基于等强度梁易形变的特点研制了高分辨率小型化的倾角传感单元;采用增设不受力光纤光栅的方法解决了温度与应变交叉敏感问题。实验表明,所研制的光纤光栅传感器拉力倾角测量单元线性度高,传感器的灵敏度和分辨率较好,测量误差较小。基于该传感器的监测系统可实现准分布式测量,其测量范围可达100 km。     

架空输电线路大跨越微风振动在线监测与分析诊断系统在黑龙江省的应用

微风振动严重威胁着架空输电线路,特别是对于大跨越输电线路的安全运行.阐述了输电线路微风振动的机理.通过采用一种监测仪和计算机网络通信的方式,实现对大跨越导、地线进行远程监视的在线测量系统,以便于线路的运行和维护工作.     

独立分量分析在输电塔防盗监测系统中的应用

在电磁干扰下检测出因不良企图引起的铁塔振动信号,防止塔材被盗事件的发生,对保障电网安全运行有着重要意义。文中介绍了一种基于独立分量分析（ICA）的输电塔防盗监测系统。ICA方法能够在没有源信号和传输通道参数先验知识的情况下,按照统计独立的原则,通过选择判据和优化算法将信号分解成若干独立的源成分,适合于该系统中非平稳振动信号的提取。系统在硬件方面采取了相应的抗干扰措施,有效降低了电磁等干扰。采用负熵的FastICA方法和探查性投影追踪信号处理算法快速地对铁塔盗窃中产生的振动信号进行了较好的提取和分离,结合自适应阈值脉冲提取算法,有效地提取振动脉冲成分,降低了噪声干扰。实验结果表明该系统能够较好地检测出铁塔盗窃中产生的振动信号。     

500 kV变电站接地网设计用以控制电磁干扰问题的研究

现代电力工业生产,特别是高压及超高压变电站存在和应用大量电气、电子设备,形成了错综复杂的电磁环境。如何制定针对性较强的措施,达到电磁兼容是现代电气设计施工必须解决的课题。在探讨变电站电磁兼容问题时,接地装置是不可忽视的一个重要方面。接地装置的设计施工及运行情况的好坏不仅影响电力系统安全运行,也是影响变电站电磁干扰的重要方面。以成都电业局500kV龙王变电站为例,分析了变电站电磁干扰特性和传播形式。在提出了一般性的控制措施的基础上,重点通过500kV变电站接地技术设计来改善和控制变电站的电磁干扰问题。     

基于RFID和ZigBee的接地线在线监测系统设计

针对现有接地线缺乏自动化管理的现状,设计了一种基于RFID和ZigBee技术的临时接地线在线监测系统。系统中采用基于ISO14443A标准的RC522读卡芯片实现接地线状态信息的可靠采集,通过基于IEEE802.15.4标准的CC2530芯片实现信息的准确传输。文章实现了系统硬件电路和软件架构设计,并进行了全面测试,针对变电站环境中的电磁干扰、障碍遮挡和网络拥塞等问题,提出了增加路由节点、调整发信间隔等通信可靠性改进方案。该系统可以实现对变电站作业现场临时接地线挂接状态的在线实时监测,可靠性高,效果良好,有较高的推广价值。     

高压架空线路导线微风振动的监测

论述了高压架空输电线路导线微风振动监测的重要性,介绍了导线微机振动监测时的仪器选用、测点选择、判定依据等。并通过现场实际监测对测试结果进行了分析判断,为消除微机振动对高压架空输电线路产生的危害提供了良好的监测手段,并为防振设计提供科学的依据。     

智能变电站的电磁兼容性测试

浙江省电力公司在110kV大侣智能变电站组织实施了国内首次人工短路试验,该试验不仅验证了非传统互感器和智能保护系统的可靠性,还测试了系统故障情况下站内电磁兼容性。文中从站内工频电磁场变化、二次回路的电磁干扰、通信回路的电磁干扰3个方面分析了当前智能变电站面临的电磁兼容性问题,并有针对性地提出了解决方案。     

Bently 3500应用于300 MW机组TSI系统中信号失真的问题研究

针对某电厂300 MW机组轴振信号频繁中断的故障,通过轴电流、轴电压测试分析以及振动信号检测、热工回路测试分析,判定汽轮机安全监视系统（TSI）接地不良导致较大的干扰信号通过电缆或地网进入信号中,使得电涡流传感器工作电压超出正常范围（-2.75~-16.75 V）,导致板卡处于NOT OK状态,引起振动信号中断。重新搭建了TSI接地网络,方案实施完成后应用至今,轴振信号未出现异常,显著提高了机组安全性。     

变电站绝缘在线监测系统抗电磁场干扰特性

为解决变电站存在严重的电磁场干扰易造成绝缘在线监测系统数据的波动大及不稳定的问题,在硬件与软件的设计上采用了多项抗干扰措施。从硬件信号的实现上,参考信号选自电容式电压互感器(CVT)一次而非电压互感器(TV)二次,增强了数据稳定性;研究并改善了传感器的屏蔽方式与系统接地方式,消除共模干扰;在芯片的电源与地之间加入滤波器,滤除电源中的尖峰和数字芯片的高频电流。在软件设计上选择改进基波法,应用数字滤波、谐波分析与自校正技术,消除了测量的随机误差。在高压试验大厅进行的电磁场干扰模拟试验验证了绝缘在线监测系统的整体抗干扰能力。目前该系统已在湖南省500kV云田变电站成功运行。     

屏蔽方舱接地线干扰的辐射特性研究

电磁背景噪声会对电子或电磁测试的结果造成不同程度的影响.研究发现屏蔽方舱接地线系统是外场电磁干扰的一种重要来源.为评估其对测试结果影响,通过理论分析和数值仿真对接地线系统的辐射发射进行了研究,得出了辐射特性规律,对低频干扰电流,接地线系统相当于单极子天线,地面上各个方向的辐射强度相同;而对高频干扰电流,其辐射的增益和方向性随干扰电流的频率变化.最后,为屏蔽方舱接地线的正确使用提供了指导性建议.     

复杂接地系统冲击接地特性的数值计算及试验

为抑制变电站开关操作时产生的瞬态电磁场对站内二次设备的干扰,通常将二次电缆的屏蔽层双端接地。而雷击变电站接地网时,由于接地网的高频接地阻抗较大,在屏蔽层的两个接地点会产生很大的地电位差,这一电位差将通过二次电缆的转移阻抗耦合至二次设备,影响二次设备的正常工作。将矩量法与传输线理论相结合,将无穷远处视为零电位参考点,提出了分析复杂接地系统冲击接地特性的理论计算模型,该计算模型在频率不高或电缆长度较短的情况下,可简化为集中参数电路模型。为验证计算模型的正确性,还在试验接地网上进行了冲击接地试验,理论计算与测量结果比较吻合。该计算模型及方法可用于实际变电站接地网的冲击接地特性研究以及二次电缆电磁干扰的数值预测。     

消除给水泵汽轮机振动监视干扰的案例分析

介绍了给水泵汽轮机振动测量的原理,通过对振动干扰现象的统计和分析,查找引起干扰的原因。采用切断干扰耦合途径的方法,将振动探头前置器侧屏蔽线浮空,消除接头接地以及做好卡件侧的接地,有效消除了多点共地和振动测量中的干扰。