Detectarea firelor rupte ale conductoarelor liniei de transmisie utilizând senzori de rețea cu fibră Bragg
Zhao lung
1 Școală de inginerie electromecanică, Universitatea Xidian, Xi’an 710070, China; nc.ude.upx@gnoloahz (L.Z.); nc.ude.naidix@aijyj (J.J.)
2 Școala de electronică și informație, Universitatea Politehnică Xi’an, Xi’an 710048, China; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Xinbo Huang
2 Școala de electronică și informație, Universitatea Politehnică Xi’an, Xi’an 710048, China; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Jianyuan Jia
1 Școală de inginerie electromecanică, Universitatea Xidian, Xi’an 710070, China; nc.ude.upx@gnoloahz (L.Z.); nc.ude.naidix@aijyj (J.J.)
Yongcan Zhu
2 Școala de electronică și informație, Universitatea Politehnică Xi’an, Xi’an 710048, China; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Wen Cao
2 Școala de electronică și informație, Universitatea Politehnică Xi’an, Xi’an 710048, China; nc.ude.upx@nacgnoyuhz (Y.Z.); nc.ude.upx@newoac (W.C.)
Abstract
1. Introducere
Vibrațiile eoliene apar adesea pe liniile de transmisie atunci când un vânt constant suflă spre conductori. Vibrațiile pe termen lung determină deseori ruperea unei linii de transmisie în punctul de contact fixat [1,2]. Pentru a evita un astfel de accident, vibrația liniilor de transmisie trebuie monitorizată. Metoda existentă pentru o astfel de monitorizare calculează valoarea tensiunii dinamice de îndoire prin măsurarea amplitudinii vibrațiilor unui conductor la o distanță de 89 mm de la ultimul punct de contact dintre conductor și clemă; metoda calculează apoi durata de viață a oboselii pe baza tensiunii dinamice de îndoire și a numărului de cicluri de vibrații. Senzorii fasciculului în consolă [3,4], senzorii radar [4,5] și senzorii de accelerație [6] au fost folosiți pentru a implementa această tehnică de monitorizare. Unii dintre acești senzori pot măsura cu precizie amplitudinea și frecvența; cu toate acestea, ei nu pot prezice cu precizie viața de oboseală. Conform Referinței [7], vibrațiile vor provoca uzura între fire; această uzură este un alt factor care reduce durata de viață, în plus față de efectele oboselii metalelor și duce la necesitatea unor inspecții manuale frecvente pentru a evita accidentele de linie rupte.
Pentru liniile de transmisie, cel mai des utilizat cablu din aluminiu armat cu oțel (ACSR) este compus din mai multe fire de aluminiu și miezuri de oțel. Când un fir este rupt, rigiditatea la îndoire scade, ceea ce duce la modificări ale parametrilor modali. Această tehnologie, numită identificare modală, este aplicată monitorizării structurale a podurilor [14,15] și a turbinelor eoliene [16]. Modul unei structuri poate fi identificat prin modificări ale frecvenței naturale, permițând detectarea locației unei defecțiuni sau a lungimii unei fisuri.
În această lucrare, este propusă o metodă de detectare a șuvițelor rupte care utilizează identificarea modală. Această metodă este testată pe o linie de transmisie LGJ-15/95. Rezultatele experimentale arată că frecvențele naturale ale fiecărui mod scad după ruperea firelor. Mai mult, este proiectat un sistem de monitorizare bazat pe fibră Bragg (FBG) compus dintr-un senzor de accelerație bazat pe FBG, senzor de viteză a vântului, analizor și centru de monitorizare. Sistemul măsoară accelerația vibrațiilor unui conductor și viteza vântului și apoi calculează frecvențele naturale ale conductorului. În cele din urmă, sistemul de monitorizare este testat pe o linie de transmisie de 105 m la Universitatea Politehnică Xi'an, iar metoda transformării Fourier în timp scurt (STFT) și metoda de identificare stocastică a subspaiului (SSI) sunt utilizate pentru a identifica frecvențele naturale ale vibrațiilor conductorul. Rezultatele experimentale arată că furnizorii de analize SSI au o precizie mai mare decât STFT și pot extrage frecvența naturală la diferite viteze ale vântului.