1、架空輸電線路覆冰會造成導線斷線、桿塔倒塌、絕緣子閃絡等事故，給社會造成了巨大的經(jīng)濟損失。因此，對架空輸電線路進行覆冰在線監(jiān)測可及早發(fā)現(xiàn)線路隱患，減少因覆冰引起的線路故障?，F(xiàn)有輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)多由電子式裝置組成，存在易受電磁干擾、使用壽命短、需要現(xiàn)場電源等問題。為了解決這些問題，本文提出使用光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)進行輸電線路覆冰在線監(jiān)測。
　　 試驗中發(fā)現(xiàn)粘結(jié)劑對FBG的應變測量的

2、靈敏度和可靠性有很大影響，因此本文首先開展了粘結(jié)劑對FBG應變測量影響機理的研究，首次提出使用彈性體Maxwell模型分析粘結(jié)劑對FBG的影響，發(fā)現(xiàn)粘結(jié)劑粘度是影響應變測量的關鍵，通過理論分析與實驗驗證確定了粘結(jié)劑的選用原則：要求粘結(jié)劑的固化前粘度低，以獲得一個較薄的粘膠層；要求粘結(jié)劑固化后粘度高，以增大應力松弛常數(shù)。使用本文提出的粘結(jié)劑選用原則可以在提高應變測量靈敏度的同時保證應變測量的長期穩(wěn)定性。
　　 針對現(xiàn)有電子式稱重傳

3、感器抗電磁干擾能力差、長期穩(wěn)定性低等缺點，本文首次提出了柱式結(jié)構輸電線路光纖布喇格光柵稱重傳感器。在傳感器中使用兩支FBG進行拉力測量，一支FBG進行溫度補償。由于傳感器在覆冰測量中存在長期偏載受力的特殊性，使用有限元的方法對柱式結(jié)構偏載受力進行了深入的力學分析，發(fā)現(xiàn)柱式結(jié)構偏載受力時FBG傳感區(qū)域應變分布極不均勻，抗偏載能力很差。為解決這一問題，設計了柱式與閉合U型槽相結(jié)合的傳感器結(jié)構，將應變分布不均勻度從13.4％降低到2.01％，

4、實現(xiàn)了在保持拉力測量靈敏度不變的情況下，提高傳感器的抗偏載能力。對傳感器分別進行了拉力特性試驗，溫度影響試驗以及氣候室模擬覆冰試驗，獲得了傳感器的性能指標，驗證了傳感器在覆冰情況下的可靠性。
　　 為了進一步提高拉力測量的精確度同時減少FBG使用數(shù)量、提高一根光纖的監(jiān)測范圍，本文提出了S型結(jié)構光纖布喇格光柵稱重傳感器。對S型結(jié)構的彈性體進行了深入分析，發(fā)現(xiàn)可以通過減少S型結(jié)構腹板處正應變的方法，削弱其對主應變的影響，通過使用這種

5、設計原則，使腹板中心軸兩側(cè)±45°方向主應變具有大小相同、方向相反的特性。利用這一特性僅使用兩支FBG就在實現(xiàn)拉力準確測量的同時消除了溫度對拉力測量的影響。對傳感器進行了拉力特性測試，結(jié)果顯示，相比柱式結(jié)構FBG稱重傳感器，S型結(jié)構FBG稱重傳感器的測量誤差從2.37％降低到0.863％。采用溫度影響試驗以及氣候室模擬覆冰試驗驗證了傳感器在覆冰情況下的可靠性。
　　 現(xiàn)有FBG傾角傳感器通常使用裸光纖光柵直接連接重物，在覆冰的惡

6、劣環(huán)境下可靠性差。為了在保證傾角測量靈敏度的同時提高傾角測量的可靠性，本文提出了基于等強度梁原理的小型化FBG傾角傳感器。試驗中發(fā)現(xiàn)，等強度梁上FBG傳感位置對傾角測量靈敏度有很大影響，通過理論分析和有限元仿真的方法，獲得了FBG傳感位置與傾角測量靈敏度的關系。傾角試驗結(jié)果表明，F(xiàn)BG傾角測量傳感器在所需測量范圍內(nèi)擁有較高的靈敏度。氣候室模擬覆冰試驗表明，傾角傳感器在覆冰情況下具有可靠性。
　　 風速對輸電線路覆冰有很大影響，本

7、文首次提出了基于光纖布喇格光柵的風速傳感器，它具有無源、實時采集等優(yōu)點。在傳感器設計中，通過采用圓板和直線軸承聯(lián)動的結(jié)構設計提高了傳感器對風速的阻尼力，進而增大了測量靈敏度。提出使用等強度梁對阻尼力進行測量，在解決溫度.應變交叉敏感的同時減少了FBG使用數(shù)量?，F(xiàn)有公式不能確定阻尼力與風速傳感形狀之間的關系，本文提出采用有限體積(Finite Volume Method)的方法解決了這一問題，成功獲得了風速傳感器的阻尼系數(shù)。風洞試驗表明，

8、所研制的FBG風速傳感器啟動風速為3m/s，測量誤差小于±0.5m/s。
　　 在所研發(fā)傳感器的基礎上，提出了基于光纖布喇格光柵的輸電線路覆冰在線監(jiān)測原理。該系統(tǒng)由光纖布喇格光柵傳感器、OPGW、光纖波長解調(diào)儀，覆冰監(jiān)測軟件組成，通過使用波分復用(Wavelength Division Multiplexing)的方式，可實現(xiàn)利用一根通信光纖對上百公里范圍內(nèi)線路的分布式監(jiān)測和預警。由于使用OPGW進行光信號傳輸，在輸電線路桿塔處