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基于光纤布拉格光栅复合绝缘子的输电线路覆冰监测研究

作　者: 方书博
导　师: 刘沛
学　校: 华中科技大学
专　业: 电气工程
关键词: 覆冰在线监测光纤布拉格光栅复合绝缘子悬链线覆冰模型覆冰厚度故障预警与辅助决策
分类号: TM755
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

输电线路覆冰将严重影响电力系统安全可靠运行,造成巨大的经济损失。传统的输电线路覆冰监测主要依靠巡视人员定期巡检实现,这种监测方法不仅效率低下,而且精确度低﹑成本高昂。现代通信技术的发展使线路覆冰实时监测成为可能。因此,为了确保电力系统安全可靠运行,必须加强输电线路覆冰监测,为实时调度和防冰除冰提供决策支持。现代控制理论﹑计算机技术及光纤通信技术的发展为电力系统设备在线监测提供了强大的理论和技术支持,促进了监测设备的发展与更新。目前,国内许多企业和科研单位正加强对覆冰状态监测的研究,使覆冰监测理论取得了巨大发展,在短暂的时间内开发出了一些实用化的在线监测系统,并在许多监测示范线路上取得了良好的运行效果,产生了可观的经济效益。输电线路覆冰在线监测系统通过对线路覆冰后气象环境数据、绝缘子串倾角、导线张力变化、导线振动等信息进行远程、实时采集和分析处理,帮助管理员及时了解现场情况,对线路覆冰状况进行评估和预警,以便针对相关线路采取及时的除冰措施,有效地防止输电线路因覆冰引起导线、金具、绝缘子损坏和倒塔事故的发生,提高线路运行的可靠性。本文模拟了光纤布拉格光栅复合绝缘子应力测试实验,并在实验室验证了光纤布拉格光栅传感器测量拉力的原理,分析了光纤拉力传感器中心波长变化与应力之间的线性关系。并用光纤布拉格光栅传感器模拟测量了在有覆冰有风偏和无覆冰无风偏两种情况下拉力差,根据悬链线覆冰模型推导出覆冰厚度的计算方法。文章最后比较了覆冰厚度的计算方法与以往文献介绍的方法的差别,分析了本方法的优势和特点,为故障预警与辅助决策提供了重要的技术支撑。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 引言  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
  1.3 论文完成的工作  16-18
2 基于光纤布拉格光栅的覆冰监测系统方案设计  18-24
  2.1 光纤复合绝缘子覆冰在线监测系统硬件组成  19-21
  2.2 监测中心后台软件系统  21-23
  2.3 本章小结  23-24
3 光纤复合绝缘子测量应力的原理  24-34
  3.1 光纤布拉格光栅传感器的优势  24-25
  3.2 S 型剪切式光纤传感器结构  25-27
  3.3 光纤布拉格光栅传感器工作原理  27-29
  3.4 光纤布拉格光栅波长漂移与所受应力的关系  29-31
  3.5 光纤复合绝缘子拉力测试试验  31-33
  3.6 本章小结  33-34
4 光纤布拉格光栅复合绝缘子应力分布研究  34-45
  4.1 金具压接区界面的应力分析  35-38
  4.2 复合绝缘子芯棒应力分布分析  38-40
  4.3 关于压接区中心对称的剪切力边界  40-42
  4.4 芯棒压接区径向压应力边界  42-43
  4.5 边界条件叠加后芯棒的应力分布  43-44
  4.6 本章小结  44-45
5 光纤复合绝缘子覆冰厚度计算模型  45-53
  5.1 以轴向拉力差和风偏角为参数的覆冰厚度计算模型  45-48
  5.2 风偏平面分解抛物线算法模型  48-52
  5.3 本章小结  52-53
6 结论与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-58

基于光纤布拉格光栅复合绝缘子的输电线路覆冰监测研究

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