[发明专利]基于液态金属的架空线路弯曲度传感器及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于液态金属的架空线路弯曲度传感器及测量方法，涉及输电线路检测技术领域，包括：用以贴装在架空线路上的液态金属电阻应变片，与架空线路弯曲共形，用于根据架空线路的弯曲程度产生相应的电阻变化；信号采集模块，与液态金属电阻应变片连接，用于根据液态金属电阻应变片的电阻变化产生相应的电压信号；信号处理模块，与信号采集模块连接，用于根据电压信号确定架空线路的弧垂数据。本发明实施例利用液态金属的液体特性，可实现良好的柔性可拉伸性能，易于贴装并与架空线路弯曲共形，在液态金属电阻应变片跟随架空线路的弯曲而产生的弹性形变后，可利用其内部的电阻变化，实现快速、精度、实时的测量架空线路的弧垂数据。

技术领域

本发明涉及输电线路检测技术领域，具体涉及一种基于液态金属的架空线路弯曲度传感器及测量方法。

背景技术

架空线路的弧垂是反映和监视架空输电线路弯曲度的重要参数，从上世纪60年代以来，测量输电导线弧垂的方法越来越多。

目前对于弧垂的测量手段主要包括四类：第一种类通过测量悬挂点倾角以及测量点到杆塔距离，进而构建几何模型求出导线弧垂。这种方法需要对现场多个参数进行认为读取，读数误差带来的影响十分巨大。第二类是根据输电导线应力或倾角模型，计算比载应力比来计算出线路弧垂。这种方法的主要缺点是温度和弧垂变化对比载造成的影响非常小，弧垂计算的误差较大。第三类通过导线温度获得导线热状态方程，进而求出导线的位置函数，求出导线弧垂。这种方法的主要问题是由于风速的变化在全线变化不一致，造成了导线的温度沿全线分布不均匀。此外，温度传感器往往只能测量到输电导线表面的温度值，与钢芯内部的温度会有所差距，造成测量结果不能反映真实值。第四类是通过图像处理技术，获取输电导线的野外照片，通过图像上的像素点计算出导线弧垂。这种方法使用高像素摄影机或设置漫游站或基站导致成本高，且长期将摄影机暴露在野外使得整个系统的寿命、可靠性降低。

如何快速、实时、低成本地获取输电导线的弧垂，并能对弧垂的变化作出预测，对于各类电气故障和不正常运行状态提前发出预警，有必要探索一种全新的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，以解决现有技术中无法快速、实时、低成本地获取架空线路的弧垂的问题。

在一些说明性实施例中，所述基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，包括：用以贴装在架空线路上的液态金属电阻应变片，与所述架空线路弯曲共形，用于根据所述架空线路的弯曲程度产生相应的电阻变化；信号采集模块，与所述液态金属电阻应变片连接，用于根据所述液态金属电阻应变片的电阻变化产生相应的电压信号；信号处理模块，与所述信号采集模块连接，用于根据所述电压信号确定所述架空线路的弧垂数据。

在一些可选地实施例中，所述液态金属电阻应变片，包括：柔性可拉伸的弹性基体，其内包含沿所述弹性基体的长度方向分布的微流道；填充所述微流道的液态金属；设于所述微流道的端部且与所述液态金属接触的引出电极；其中，所述液态金属电阻应变片通过所述引出电极接入所述信号采集模块。

在一些可选地实施例中，所述微流道为“M”字形的迂回流道结构，所述微流道的两个端部位于所述弹性基体的同一侧。

在一些可选地实施例中，所述液态金属电阻应变片的电阻变化率与伸缩形变变化率εL满足如下公式：

εR＝2.0972εL-0.0153；

其中，εR表示所述液态金属电阻应变片的电阻变化率，εL表示液态金属电阻应变片的伸缩形变变化率。

在一些可选地实施例中，具有所述微流道的弹性基体由顶层基体和底层基体通过压合形成；其中，所述顶层基体和/或底层基体的结合面具有与所述微流道结构相应的微流槽。

在一些可选地实施例中，所述引出电极选用金属导线。