光纤光栅传感器在输电铁塔应力监测中的应用

"本文介绍了一种采用光纤光栅传感器对输电线路铁塔应力进行在线监测的方法，旨在预防因塔体倾斜、变形而导致的事故。通过ANSYS软件建立的铁塔有限元模型，分析出铁塔的易故障点，并在此基础上设计了光纤光栅传感器。这些传感器能实时采集故障点的应力信息，数据经由OPGW传送到解调仪，再由监测主机处理并上传至监控中心进行整体分析。实际应用中，该系统在110 kV线路的试验中显示，能够精确监测风载荷下的铁塔应力变化。" 文章详细介绍了采用光纤光栅传感器的输电线路铁塔应力监测技术，这是解决现有监测方法如倾角传感器和卫星技术不足的一种创新手段。传统方法只能间接反映铁塔的受力状况，而光纤光栅传感器能直接获取应力值，且不受恶劣环境干扰，无需额外电源，具有高温、高湿和强电磁环境下的稳定运行能力。 文章首先分析了铁塔的易故障点，利用ANSYS软件构建铁塔的有限元模型，模拟不同工况下的力学行为，找出关键的应力集中区域。模型考虑了杆件的非线性行为，以及覆冰、风速等因素对铁塔的影响。通过这种方式，可以为传感器的布局提供理论指导，确保监测的有效性和准确性。 光纤光栅传感器安装在确定的测点，当受到外界因素如覆冰、风载、地基沉降等影响时，传感器会捕捉到铁塔应力的变化。采集的数据通过光纤复合架空地线传输到变电站的解调仪，解调后的信息由监测主机处理，并通过光纤/局域网上传至监控中心。监控中心的专家软件对这些数据进行深入分析，若发现铁塔应力超过安全阈值，可提前预警，从而防止可能的事故。 实际应用中，该系统在110 kV的试验线路上展示了良好的性能，能够精确监测风载荷下的铁塔应力变化，并且应力变化与风载变化相符。这表明，光纤光栅传感器在输电线路铁塔的应力监测中具有显著的优势，是提升输电线路安全运行的重要技术手段。 总结起来，本文提出的光纤光栅传感器监测方法为输电线路铁塔的安全监测提供了新的解决方案，它不仅能实时监测铁塔的应力状态，还能在复杂环境中稳定工作，有助于提高电力系统的安全性与稳定性。