云南是一个低纬度高原，其斜坡朝向南方。质条件和气候复杂，地质灾害众多，导致大多数山地电塔出现结构安全问题，严重威胁着系统的稳定性。了应对威胁塔架安全的各种紧急情况，高压FBG压力传感器设计用于提供塔架地面压力的实时监控和预警。区，以及维护变电站结构安全的辅助决策基础和技术支持。感器技术已成功应用于云南省玉溪市山区220kV变电站。
FBG压力传感器;耐高压;电塔底座;实时监测和预警简介云南大部分山区地质构造复杂，气候多变，有些地震多发地区可能导致地球变形甚至坍塌和断裂。果因此，电力塔的实时监测和预警可以有效地保持电力系统的稳定运行。而，目前大多数变电站结构（包括电塔）的安全监测仍然基于人工定期观测，并且难以应对突发事件和现场连续监测的需要。端天气条件。此，必须实时监控变电站的结构安全性。
一点尤为重要。拉格光纤网络（FBG）具有强大的抗电磁干扰能力，低传输损耗，高精度和高实时性能，特别适用于需要多通道监控的大型建筑物。- 参数（压力，温度，恒温阀芯位移）。桥梁，斜坡，机械设备等2012年，刘江使用FBG传感器监测边坡工程的结构安全性[31;蔡周春在2013年使用FBG传感器监测公路隧道的压力。2011年，陆燕研究了光纤网络检测。压器温度传感系统将FBG传感器应用于电力系统。于对山塔结构安全性的实时监测要求，本文采用布拉格光纤网络（FBG）;采用FBG材料检测技术，耐腐蚀，非电传感，高精度，高灵敏度，电绝缘，电阻特殊物理性能，如电磁干扰，高稳定性和长使用寿命，及时预警电塔的实际和地面压力监测如果发生地震等自然地质灾害，电塔顶部施加的压力必须高于正常值。
高出许多倍，因此设计了一种高压光纤布拉格光栅压力传感器，能够承受比普通FBG压力传感器更高的支撑力，并且可以应用于高实时测量电力塔的地压。计结构旨在增强FBG压力传感器在各种恶劣环境（如山区）中的应用，并改善传感器的耐压范围。压FBG压力传感器（图1：这种高压电阻传感器的基本结构是双膜片压力传感器，其中支撑板和环形膜片构成一个主膜片。级隔膜连接到壳体以形成压力传递油室。级隔膜通过表面中心的球连接到悬臂梁的自由端它的下端和悬臂梁的固定端连接到壳体上。体拧在下盖上。球作用在主隔膜上，隔膜的中心在尺寸和应力之间线性变形，加压油室中的液压油受到隔膜的影响。挤出中，将次级隔膜经受由液压油产生的，以产生在偏转的变化，其向下推动少网球的球等效压力并压缩悬臂梁TO-的自由端这是因为它经历了相同的偏转变化，从而使布拉格光纤在悬臂梁的中心轴上通过。了改善到传感器的电压的电阻，我们提高了传感器头结构的设计示于图2中的压力传感器FBG耐高压的头部的主要组成部分是弹性管和FBG塑料外壳耐高温。
FBG与弹性辊的理想结合，恒温阀芯均匀地涂布在在键合之前，并放置在恒温器中在高温下固化升高的温度下的耐FBG粘合剂，然后将FBG被放置在弹性圆筒的轴向上。性圆柱体和悬臂梁表面通过密封环连接，即弹性橡胶环，布拉格光纤网络通过外部光纤连接到外部纤维应该注意的是，悬臂梁材料的压力范围必须与传感器兼容，这样地面基础压力才能有效。壤传递到内弹性圆柱体并产生轴向压缩变形，这导致FBG产生压缩应力，这导致FBG的波长移动。作原理隔膜接收的土压力通过加压油腔和球体在压力腔上均匀传递。后，光束的自由端有效地传递到悬臂梁上表面中心轴上的布拉格光纤弹性体，并产生轴向压缩变形，从而迫使FBG产生压缩应力，导致布拉格光纤的波长漂移。长漂移测量可以实时监测地面压力。纤布拉格光栅均匀轴向变形引起的波长漂移等于：公式（1），λB是光纤布拉格光栅的中心波长，ΔλB是波长移位电平。Pe = 0.22是有效弹性系数，ε是轴向应变。隔膜经受均匀分布和稳定的压力时，次级隔膜还受到压力传递油室中的油体的均匀分配压力P作为流体的静态动力学的函数。据圆形薄板的小挠度变形理论，次级膜片产生的偏差为：式（2）中，te为次级膜片的厚度，E2为次级膜片的杨氏模量和u2是次级膜片。松比，x是从次级膜片的中心沿径向的距离。次振动膜的中心，最大偏转如下：二次隔膜的变形推动下方的中心向下和压缩梁悬臂的球是在相同的方向和偏转相同的尺寸，即悬臂梁Ω0的偏转。据悬臂梁的每个点处的变形和偏转之间的关系，在公式（4）中，h是悬臂梁的厚度，l是门处梁的长度。了。过在公式（4）中引入公式（3），悬臂梁上的应力与均匀分布的压力PO之间的关系如下：当传感器的外部压力改变时，应力悬臂梁传递到弹性圆柱体，弹性圆柱体进一步产生轴向压缩应力，其与弹性圆柱体材料的弹性模量，泊松比，内半径有以下关系：圆柱体和圆柱外半径：公式（1），（5）和（6）的组合，可用：容易看出：通过选择不同的弹性模量材料，改变内径和厚度弹性气缸壁，可以调节压力传感器的范围和压力灵敏度。立了高压FBG传感器均匀分布的土压力与布拉格光栅在光纤上的中心波长位移之间的数学模型，并通过测量计算土压力值光纤布拉格光栅的中心波长偏移。论计算结果表明，传感器的灵敏度为-0.035nm / MPa，测量范围为0-50MPa，测量精度为0.4％FS。验结果和分析实验数据分析为了在安装前检查传感器的性能并保证传感器安装的存活率，必须事先在压力下测试传感器。于测试传感器的实验装置的示意图如图3所示。实验使用YS-60活塞式压力计来控制压力入口，其使用液压油作为压力传动流体。度为0.05，测量范围为0-50MPa。压压力传感器FBG和待测精密压力表分别连接到压力计的左右压力出口接口。实验中，通过将标准砝码逐一添加到中央平台，可以将压力施加到压力传感器FBG和待测量的精密仪表上，最大施加压力为50MPa。实验过程中，来自宽带LED光源的光（带宽为40 dB，功率为0.1mW）通过耦合器3dB，然后节点从末端拉出FBG压力传感器发生在FBG上。3dB耦合器之后，FBG的反射峰的中心波长由光谱仪（AQ6319型，分辨率O.Olnm）检测。0 MPa开始，逐个将标准砝码添加到中央平台。增加1 MPa，记录精密压力计的读数和光谱分析仪中FBG的中心波长，直到压力表达到50MPa并停止充电; l MPa范围减小，重量减轻。据实验测量的压力和FBG波长值，得到FBG压力传感器的波长与压力曲线，如图4所示：长度曲线的线性调整根据传感器的压力波形并获得：Y = -0.0311x 1543.9958，（8）R2 = 0.9599在公式（8）中，y代表波长，x代表压力测试。公式表明设计用于承受高压的FBG压力传感器的压力灵敏度为-0.03 11 Iun / MPa。感器的波长与外部压力具有良好的线性关系，线性拟合为0.9959。过多次降压 – 升压实验，压力传感器的压力灵敏度稳定，波长和压力保持良好的线性和重复性。际应用数据的分析采用了本文件中提出的耐高压FBG传感器，构建了日本玉溪典型220 kV山区变电站的供电塔。南。个传感器安装在塔底，基于光纤的布拉格光栅分析仪用于检测，光纤跳线根据预先指定的传感器通道连接。场测试的结果表明，每个传感器的信号波长基本上是正常的，并且传感器一次具有100％的存活率。试后，记录每日测量数据。如，2016年10月3日的两个数据集如图5所示：图5显示了24小时监控系统收集的数据曲线。24，传感器监测数据l＃和2＃。常接近。据这两个监测组的结果，2016年9月6日电塔基地的地面压力值在492至499 KPa之间，正常情况下的土地压力范围。此，数据显示塔的基座位于24小时内。定。传感器测试完成以来，监测数据收集了2个月，以进一步描述为高压设计的FBG压力传感器，我们提取了9月份的传感器监测数据l＃和10月份记录了最大日常监测值和最小监测量。制的数值如图6所示。据图6，在9月份，传感器l_测量塔底压力，然后达到10月中旬和10月底的两个月。顶。
9月和10月初，测得的土地压力值与正常情况下相同。来，根据当地的天气预报，我们了解到，在9月和10月初的两个时期，塔所在的区域经历了长时间的连续降雨和山体滑坡等地质灾害，这导致了塔楼基础压力的增加。此，由传感器测量的压力数据对应于正常条件，并且塔架中的地面压力的变化不会影响塔架的稳定性。论根据云南山区特殊的地质气候环境和FBG压力传感器的要求，提出了一种耐高压FBG压力测量头的结构设计。论分析和压力实验：压力传感器的灵敏度为-0.03 nm / MPa，线性调整为0.9999，范围为0-50 MPa。表明该传感器具有良好的线性度和良好的可重复性，并提供高耐压性。于高压压力传感器FBG，山电塔的塔压监测系统已经运行了很长时间，并对其周围的土压力进行了预警和实时控制。塔的底部。过分析和数据处理，已知在天气较好的情况下，基础土压力在500KPa附近波动;在暴雨期间，由于雨水冲刷的影响，塔的基础土压力在1000至1500 KPa之间;在发生山体滑坡和泥石流等地质灾害时，跟踪数据显示了塔脚。壤压力约为2，000 KPa。果右侧遇到更严重的地震等地质灾害，则塔内监测到的土压力数据会更大，这就是FBG高压压力传感器特别重要的原因。
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