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用于絕緣子表面鹽密檢測的光纖布喇格光柵傳感器的研究

2020-01-24 09:56:27

用于絕緣子表面鹽密檢測的光纖布喇格光柵傳感器的研究

對運行中的絕緣子進行污穢程度的在線監測可及早發現隱患,減少污閃事故。現有輸電線路外絕緣污穢在線監測系統存在測量準確性差、可靠性低、易受電磁干擾、需要現場電源、成本高等方面缺點。為解決上述問題,本文提出采用光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating, FBG)進行絕緣子表面鹽密的在線監測。本研究發現氯化鈉對涂覆有聚酰亞胺的光纖布喇格光柵的感濕性能有顯著影響,在此基礎上的,對其影響機理進行了分析,提出使用涂覆有聚酰亞胺薄膜的光纖布喇格光柵(PI-FBG)進行絕緣子表面鹽密的檢測。試驗表明PI-FBG的濕敏效果越好,氯化鈉對其抑制作用越明顯。針對傳統方法在聚酰亞胺多層涂覆時容易出現多個峰值、成膜不均勻、柵區彎曲的情況,本研究改進了聚酰亞胺的涂覆工藝,并制備了高濕度靈敏度的PI-FBG傳感器。絕緣子表面自然污穢中主要成分為易溶性鹽分氯化鈉,難溶的硫酸鈣和不可溶的二氧化硅。試驗表明硫酸鈣和二氧化硅對高濕度環境下PI-FBG傳感器的波長增長幾乎沒有抑制作用,而氯化鈉對其抑制作用明顯,從而排除了難溶的硫酸鈣和不溶的二氧化硅對鹽密測量結果的影響。定量分析了相對濕度98%RH、90%RH、80%RH隋況下絕緣子表面鹽密與PI-FBG傳感器波長抑制量之間的關系,并確定了在以上相對濕度情況下PI-FBG傳感器的最小鹽密識別值。在傳感器研制的基礎上,本文構建了基于PI-FBG傳感器的絕緣子表面鹽密全光網在線監測系統,該系統具有抗電磁干擾能力強、可靠性高、可實現遠程無源準分布式測量的優點,研制了一套基于FBGA解調模塊的光纖光布喇格柵波長解調儀,完成了基于虛擬儀器的上位機軟件開發。

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