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(jiān)測可及早發(fā)現(xiàn)隱患,減少污閃事故。現(xiàn)有輸電線路外絕緣污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)存在測量準確性差、可靠性低、易受電磁干擾、需要現(xiàn)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(jiān)測。 本研究發(fā)現(xiàn)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(chǔ)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(tǒng)方法在聚酰亞胺多層涂覆時容易出現(xiàn)多個峰值、成膜不均勻、柵區(qū)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(huán)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(jié)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(guān)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(chǔ)上,本文構(gòu)建了基于PI-FBG傳感器的絕緣子表面鹽密全光網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)具有抗電磁干擾能力強、可靠性高、可實現(xiàn)遠程無源準分布式測量的優(yōu)點,研制了一套基于FBGA解調(diào)模塊的光纖光布喇格柵波長解調(diào)儀,完成了基于虛擬儀器的上位機軟件開發(fā)。
