基于OFDR技术的绝缘子表面分布式应变测量研究

摘要

盆式绝缘子制造过程中可能产生应力集中，长期运行后可能导致绝缘子开裂，此问题在特高压盆式绝缘子中尤为突出。为了控制产品质量，并改善制造工艺，有必要对出厂的盆式绝缘子进行应变测量，掌握其应力分布情况。传统的电阻应变传感器接线复杂，只能实现点式测量，测量点数受到应变片、接线和测量通道数量的限制，无法实现分布式测量，难以发现盆式绝缘子应力缺陷。
　　光频域反射(OFDR，Optical Frequency Domain Reflectometry)技术是近年来国内外光学传感领域中发展迅速的一种技术，其既有传统光学传感技术接线简单、抗电磁干扰的优点，又突破了传统光学传感容量小、通道少的限制。是一种长距离、高空间分辨率的测量方法。
　　本文结合先进光学传感技术，对于GIS盆式绝缘子表面分布式应变测量的需求开展了以下工作:
　　(1)开展了基于OFDR技术的分布式传感方法研究，设计并搭建了OFDR传感系统，通过增加辅助干涉仪的方法解决了光源非线性问题，实现了480个以上的测量点的分布式测量，分布式传感的空间分辨率达到了10mm。
　　(2)基于等强度梁应变测试系统对所研制的分布式应变测量系统开展了应变测量标定试验，试验结果表明该系统的应变测量线性度相关系数达到0.999以上，应变灵敏度在0.815pm/με到0.900pm/με之间。
　　(3)搭建了126kV GIS盆式绝缘子水压实验平台，采用所研制的分布式应变测量系统对水压试验中的绝缘子表面应开展了分布式测量，获得了其表面应变在不同GIS内部压力下的发展趋势和分布特性。测量结果表明126kV GIS盆式绝缘子接近中心导杆处约2cm宽的圆环范围内应变大小基本不随GIS内部压强变化，绝缘子弧面拐点约3cm宽的圆环范围内的应变随GIS内部压强变化显著，该结果验证了基于OFDR技术的GIS绝缘子表面分布式应变测量系统的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 绝缘子应力分布研究现状

1．3 OFDR技术的国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本课题的主要研究内容

第2章 OFDR分布式测量原理及系统实现

2．1 引言

2．2 OFDR原理

2．3 基于OFDR技术的分布式测量系统的设计与搭建

2．4 基于全光栅光纤的OFDR技术分布式测量与解调

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 OFDR系统的应变测量标定试验

3．3 本章小结

第4章 GIS绝缘子表面分布式应变测量

4．1 引言

4．2 GIS绝缘子表面分布式应变测量试验

4．2．1 绝缘子表面全光棚光纤布置

4．2．2 绝缘子水压试验

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介