原标题:输电塔结构健康状况应如何知晓?

随着我国电网建设的不断进行,近几年我国输电线路长度不断增长。按照中国电力企业联合会《电力工业“十二五”规划滚动研究综述报告》预测数据,2020年我国110kV及以上输电线路将达到176万公里,在数量如此庞大的情况下我们应如何知晓输电塔的健康状况,确保电力系统的长期稳定运行?

监测的必要性

输电塔是重要的生命线工程,其结构安全关系到人民生活最基本的电力保障。同时输电塔结构具有塔架高、跨距远、柔度大等特点,对强风、地震等环境荷载反应强烈,在极端条件下可能会发生结构灾变。因此建立输电塔结构健康监测系统对输电塔进行安全监测是十分有必要的。

输电塔倒塌破坏实例

产品选择与实施

深圳市简测智能技术有限公司结合输电塔的结构特点及周边环境等因素,建立了一套输电塔的结构健康监测系统:其中包括监测传感器的选择及布设、供电系统的选择、配套仪器的选用、理论监测结果的计算以及后期运维过程中监测平台的服务等。

输电塔结构在台风荷载作用下的的应变响应和振动响应以及风环境等方面的基础数据是评估输电塔结构安全状态的重要依据。因此需要对输电塔的结构构件应变、关键部位振动、风环境等数据进行监测。选用 低温敏型光纤光栅应变传感器 监测输电塔结构应变,该传感器通过特殊的内部封装机制消除温度场的影响,无需额外的温度补偿;针对输电塔关键部位振动的监测选用双向压电加速度传感器,密封性和长期稳定性好;风速风向仪采用超声波风速仪,风速风向仪器具有测量范围宽,体积小,易于安装和低功耗的优点。

传感器现场安装图

光纤光栅和各种电类传感信号,由简测智能自主研发的 传感信号综合同步解调仪 进行统一的数据采集,实现了多路光通道间的同步采集、电类多通道间的同步采集、多类型传感器的精准同步采集。

输电塔结构健康监测系统机柜

传感信号综合同步解调仪结合数据采集软件、工控机、无线路由以及供电系统搭建起数据采集系统,该系统具备实时数据采集和信号处理、数据存储、网络通信、实时和历史数据查看和显示、数据管理和任务配置以及远程控制和数据传输等功能。整套监测系统运行稳定,持续为输电塔提供监控服务。

低温敏型光纤光栅应变传感器

该产品是一种增敏型光纤光栅应变传感器,采用独特封装工艺有效的消除了胶粘剂对传感器应变传递的影响; 传感器特点是有着极低的温度灵敏度系数,在钢结构上测试结果达到<1με/℃,大幅降低了温度对测量的影响。 安装方式灵活,既可以直接表面粘贴、也可以埋入结构中、或通过焊接辅助安装支座夹持传感器。

参数指标:

低温敏型光纤光栅应变传感器

JFSS-04

± 1 500 με

传感器尺寸

直径 4mm ,长度 90mm

1510~1590 nm

工作温度范围

-30℃~ 120 ℃

1 με (可定制)

0.1 % F.S.

Φ 3mm PVC 铠装护套

FC / APC 连接头或 熔 接

表面粘贴 / 支座夹持 / 支座焊接 / 埋入

温度灵敏度

< 1 με /℃

传感信号综合同步解调仪

JEME-i15-e32传感信号综合同步解调仪具备光纤光栅解调信号、电压、电流、桥式电路和压电集成电路(IEPE)等多种类型信号的硬件级别同步采集。该解调仪基于FPGA逻辑门阵列的实时信号采集、滤波和频域计算等,实现了无延时、高速、分布式的信号实时采集处理分析功能;基于波长扫描型光纤激光器的光纤光栅解调模块,可以满足结构健康监测的大容量、多通道、光信号解调动态范围大以及通道间同步解调的需求。可实现多路光通道间的同步采集;电类多通道间的同步采集;多类传感器(光纤光栅、电压、电流、桥式电路和压电集成电路)的精准同步采集;亦可实现多终端设备的精准同步采集。

该系统可以满足重大工程结构健康监测的传感器数量多、分布广、信号测量精度、同步性要求高以及信号分析处理实时性强的需求,为结构分析提供详实准确的数据,将会极大的提高现有结构健康监测的技术水平。

JEME-i15-e32传感信号综合同步解调仪内置大功率波长扫描型激光器,每个光学通道具有80nm波长范围(1510nm~1590nm),波长解调精度达1pm,可同时连接120个FBG传感器。解调仪支持最大32通道的电类传感器动态数据采集,光纤光栅信号类型包括加速度、力、位移、倾角、应变、温度、压力等,适用于桥梁、大坝、建筑物等长期状态监测。

参数指标:

光纤光栅测量指标

4 、 6 、 8 、 1 2 、 1 5 、 1 6

1510 ~ 1590nm (最高 1 490 ~ 1610nm )

波长扫描型光纤激光器

光纤光栅反射光功率

-5dBm ( Max)

5 0dB

弱信号增益

2 0dB

最高采样频率

5 Hz 静态、 1 00Hz 动态

通道间同步采集

F C/APC

电类传感测量指标

单机最大通道数

1 6 、 3 2 可定制

支持输入信号类型

I EPE 、电压、电流、桥式电路

低通滤波器

5 0Hz (可定制)

单通道最高采样率

1 .2KS / s

同步差分采集

2 4bits

共模抑制比

85 dB @ 0dB gain, 60Hz

通道间串扰

-100dB @ 0dB gain, 1kHz