Виявлення поламаних ниток провідників ліній електропередачі за допомогою волоконних датчиків бреггівської решітки
Довгий Чжао
1 Школа електромеханічного машинобудування, Університет Ксідіан, Сіань 710070, Китай; nc.ude.upx@gnoloahz (L.Z.); nc.ude.naidix@aijyj (J.J.)
2 Школа електроніки та інформації, Політехнічний університет Сіань, Сіань 710048, Китай; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Сіньбо Хуан
2 Школа електроніки та інформації, Політехнічний університет Сіань, Сіань 710048, Китай; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Цзянюань Цзя
1 Школа електромеханічного машинобудування, Університет Ксідіан, Сіань 710070, Китай; nc.ude.upx@gnoloahz (L.Z.); nc.ude.naidix@aijyj (J.J.)
Юнкан Чжу
2 Школа електроніки та інформації, Політехнічний університет Сіань, Сіань 710048, Китай; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Вень Цао
2 Школа електроніки та інформації, Політехнічний університет Сіань, Сіань 710048, Китай; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Анотація
1. Вступ
Еолові вібрації часто виникають на лініях електропередач, коли до провідників дме постійний вітер. Тривалі вібрації часто спричиняють обрив лінії електропередачі в місці затиснутого контакту [1,2]. Щоб уникнути такої аварії, необхідно контролювати вібрацію ліній електропередач. Існуючий метод такого моніторингу обчислює величину динамічної деформації на вигин, вимірюючи амплітуду вібрації провідника на відстані 89 мм від останньої точки контакту між провідником і затискачем; Потім метод розраховує термін служби втоми на основі динамічного деформаційного вигину та кількості вібраційних циклів. Для реалізації цієї техніки моніторингу використовували консольні датчики променя [3,4], радіолокаційні датчики [4,5] та датчики прискорення [6]. Деякі з цих датчиків можуть точно вимірювати амплітуду та частоту; однак вони не можуть точно передбачити втомлене життя. Відповідно до посилання [7], вібрація спричинить зношення між пасмами; цей знос - ще один фактор, який зменшує експлуатаційний термін, крім ефекту втоми металу, і призводить до необхідності частого ручного контролю, щоб уникнути аварій на перервах.
Для ліній електропередачі найбільш часто використовуваний алюмінієвий провідний армований кабель (ACSR) складається з декількох алюмінієвих ниток і сталевих жил. Коли одна нитка зламана, жорсткість на вигин зменшується, що призводить до змін модальних параметрів. Ця технологія, яка називається модальною ідентифікацією, застосовується до структурного моніторингу мостів [14,15] та вітрових турбін [16]. Режим конструкції можна визначити за зміною власної частоти, що дозволяє виявити місце несправності або довжину тріщини.
У цій роботі пропонується метод виявлення зламаної нитки з використанням модальної ідентифікації. Цей метод апробований на лінії передачі LGJ-15/95. Експериментальні результати показують, що власні частоти кожної моди зменшуються після розриву ниток. Крім того, спроектована система моніторингу на основі волоконної решітки Брегга (FBG), що складається з датчика прискорення на основі FBG, датчика швидкості вітру, аналізатора та центру контролю. Система вимірює прискорення вібрації провідника та швидкість вітру, а потім обчислює власні частоти провідника. Нарешті, система моніторингу тестується на діапазоні лінії передачі 105 м в Політехнічному університеті Сіань, а короткочасний метод перетворення Фур'є (STFT) та метод стохастичної ідентифікації підпростору (SSI) використовуються для ідентифікації власних частот вібрації провідник. Експериментальні результати показують, що постачальники аналізів SSI мають більшу точність, ніж STFT, і можуть витягувати власну частоту при різних швидкостях вітру.