专利名称：一种基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法
技术领域：
本发明涉及一种基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，属光电子测量技术领域。
背景技术：
高压隔离开关被广泛地用于电力系统，是电网运行设备中数量最多、最易失修的一次高压输变电设备，同时也是故障最多的一类输变电设备。其中由于触指压力不符合要求引发的高压隔离开关过热故障缺陷，更比比皆是。这是因为，隔离开关触指压力降低(触指压簧弹性减弱)，主回路接触电阻就会增大，引起触头发热，触头发热后接触面氧化造成接触电阻进一步增大，触头发热更厉害，形成恶性循环，严重时发生熔焊产生拉弧，引发事 故。为此，国家电网生[2006]57号《交流高压隔离开关和接地开关评价标准》4 (4)条将高压隔离开关触指压力测试列为了预防性试验项目；国家电网公司在《十八项电网重大反事故措施》11. 12. 2条、华中电网有限公司《预防高压开关设备事故措施》12. 2条和《四川省电力公司反事故措施实施细则》6. 12. 2条中，均要求新安装或检修后的高压隔离开关开展触指压力测试。但由于没有专用测量工具和有效的测试方法，全国各地在高压隔离开关实际安装、检修及预试工作中，并没能开展起来，文件精神和要求也没有得到落实。目前对触指压力测量方法有两种一种是依靠检修人员的经验，比如数加力手柄摇动的圈数或用双手拉动剪力式开关的两臂来估计接触压力的大小，这种方法既不方便又不准确。另一种是模拟隔离开关动触头器件，将传感元件安装在模拟的隔离开关动触头上，在不通电的情况下将模拟动触头插入隔离开关动、静触头实际合闸位置，这样对隔离开关触指压力进行测量。这种测量方法必须要在断电的时候进行测量，而且测量的并不是真正的动触头合闸时所产生的触指压力，不能实施隔离开关触指压力的实时在线安全监测，不能及时的反映隔离开关触指压力的变化，不能精确的判断动触头合闸时的安全合闸位置。
发明内容
本发明一种基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，通过隔离开关合闸时，得到隔离开关动触头的位移量、隔离开关触指压簧处的压力和隔离开关触指所产生的挠度，从而实现对隔离开关触指压力的精确测量。本基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，是按以下步骤进行
(1)使用光纤Bragg光栅位移传感器、光纤Bragg光栅压力传感器和隔离开关组成测量装置，将光纤Bragg光栅位移传感器固定在隔离开关静触头触壁上、光纤Bragg光栅压力传感器固定在隔离开关弹簧外侧；
(2)对隔离开关实施合闸动作，使位移传感器的动触头接触到隔离开关动触头，采用光谱分析仪检测位移传感器的光谱信号，进而得到位移传感器产生的位移量V ;同时，使隔离开关触指和弹簧发生变形产生推力，进而使压力传感器得到压力信号，通过光谱分析仪检测压力传感器的光谱信号，得到隔离开关触指的挠度变化信号；
(3)根据步骤(2)测量得到的位移传感器的位移量和压力传感器的波长移位差值
^si2，利用如下公式进行计算，得到隔离开关触指压力
式中，Α为等强度悬臂梁材料的杨氏模量，b0为等强度悬臂梁固定端的宽度，Uh分别为压力传感器中的等强度悬臂梁的长度和厚度，k是隔离开关弹簧的弹性系数，F为隔离
开关触指的杨氏模量，b1和Af分别为隔离开关触指的宽度和厚度，毛为压力传感器光纤Bragg光栅的中心波长，为等强度悬臂梁上、下表面粘贴的两光纤Bragg光栅的波长移位差值，S1是应变敏感系数，X是位移传感器所测量的位移传感器动触头顶端到隔离开
关触指底部紧固端的初始相对距离，^是隔离开关静触头弹簧处到隔离开关触指底部紧固端的距离，V是位移传感器测得的位移量。本方法在计算隔离开关触指压力时，隔离开关静触头上的触指可等效为等截面悬臂梁。本发明使用中，在计算隔离开关触指压力时，隔离开关静触头上的触指可等效为等截面悬臂梁。光纤Bragg光栅位移传感器可以米用已有的光纤Bragg光栅位移传感器和压力传感器；所述的光纤Bragg光栅位移传感器采用BGK-FBG-A3/A6型光纤光栅式位移计等具有相同功能的光纤Bragg光栅位移传感器。所述的隔离开关为其触头类型类似于GW4、Gff5, Gff8, GW13等类型的隔离开关。本发明的有益效果是
I、利用粘贴于等强度悬臂梁上、下表面的传感光栅对温度和压力响应的差异性，可实现对温度和压力的同时测量。2、由于光纤Bragg光栅是电绝缘材料，因此具有抗电磁干扰能力(EMI),光纤Bragg光栅传感器适用于强电磁干扰情况下的隔离开关触指压力测量。3、可以实现对隔离开关触指压力实时在线安全监测，对进一步研究线接触压力和接触电阻之间的关系作有力的铺垫。
图I为本发明中的结构示意 图2为本发明中的光纤Bragg光栅压力传感器的结构不意 图3为本发明中的隔离开关静触头上的触指等效等截面悬臂梁结构示意图。图中1_光纤Bragg光栅位移传感器、2-光纤Bragg光栅压力传感器、3-弹簧、
4-隔离开关触指、5-隔离开关动触头、6-隔离开关触壁、7-垫圈、8-光纤Bragg光栅、9-螺钉、10-光纤Bragg光栅引出线、11_连接栓、12-隔离护垫、13-等强度悬臂梁。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，以方便技术人员理解。如图I所示本基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，是按以下步骤进行
(1)使用光纤Bragg光栅位移传感器I、光纤Bragg光栅压力传感器2和隔离开关组成测量装置，将光纤Bragg光栅位移传感器I固定在隔离开关静触头触壁6上、光纤Bragg光栅压力传感器2固定在隔离开关弹簧3外侧；
(2)对隔离开关实施合闸动作，使位移传感器I的动触头接触到隔离开关动触头5，采用光谱分析仪检测位移传感器的光谱信号，进而得到位移传感器产生的位移量V ;同时，使隔离开关触指和弹簧发生变形产生推力，进而使压力传感器得到压力信号，通过光谱分析仪检测压力传感器的光谱信号，得到隔离开关触指的挠度变化信号；(3)根据步骤(2)测量得到的位移传感器的位移量V和压力传感器的波长移位差值
，利用如下公式进行计算，得到隔离开关触指压力
权利要求
1.一种基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，其特征是按以下步骤进行 (1)使用光纤Bragg光栅位移传感器、光纤Bragg光栅压力传感器和隔离开关组成测量装置，将光纤Bragg光栅位移传感器固定在隔离开关静触头触壁上、光纤Bragg光栅压力传感器固定在隔离开关弹簧外侧； (2)对隔离开关实施合闸动作，使位移传感器的动触头接触到隔离开关动触头，采用光谱分析仪检测位移传感器的光谱信号，进而得到位移传感器产生的位移量V ;同时，使隔离开关触指和弹簧发生变形产生推力，进而使压力传感器得到压力信号，通过光谱分析仪检测压力传感器的光谱信号，得到隔离开关触指的挠度变化而产生的压力传感器的波长移位差值AIju ； (3)根据步骤(2)测量得到的位移传感器的位移量V和压力传感器的波长移位差值 ，利用如下公式进行计算，得到隔离开关触指压力
2.根据权利要求I所述的基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，其特征是在计算隔离开关触指压力时，隔离开关静触头上的触指可等效为等截面悬臂Mο
全文摘要
本发明提供了一种基于光纤Bragg光栅传感器的测量隔离开关触指压力的方法，属光电子测量技术领域；装置包括光纤Bragg光栅位移传感器、光纤Bragg光栅压力传感器和隔离开关组成；光纤Bragg光栅位移传感器固定在隔离开关静触头触壁上，光纤Bragg光栅压力传感器固定在隔离开关弹簧外侧，利用公式，实现对隔离开关触指压力的精确测量；本发明利用传感光栅对温度和压力响应的差异性，可实现对温度和压力的同时测量，具有较强的抗电磁干扰能力，实现对隔离开关的实时在线安全监测、精确测量，抗干扰能力强。
文档编号G01L1/24GK102809455SQ20121023516
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者李川, 申超, 孙家禄, 李建发, 赵艳峰 申请人:昆明理工大学, 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院