Fiber-optical sensor for control of parameters overhead power lines

Authors

  • P.D. Lezhniuk Vinnytsia National Technical University
  • V.V. Cherkashyna National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
  • O.V. Sikorska Vinnytsia National Technical University

DOI:

https://doi.org/10.31649/1681-7893-2024-47-1-213-221

Keywords:

Bragg grating, fiber optic sensor, Raman scattering, reliability, overhead power line

Abstract

The article presents the physical properties and principle of operation of a fiber-optic sensor based on a Bragg grating and analyzes its indicators. Schemes of a fiber-optic sensor are proposed depending on the purpose of the optical fiber in the sensor. The expediency of using a distributed fiber-optic sensor to control the operational and structural parameters of overhead power lines is substantiated by analyzing the sensitivity indicators of the Breggir grid to the temperature ranges of the wires and mechanical force, as well as the need to take into account during the design of equipping the lines with monitoring systems with a fiber-optic sensor.

Author Biographies

P.D. Lezhniuk, Vinnytsia National Technical University

Ph.D., professor, professor of the department of electrical plants and systems

V.V. Cherkashyna, National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Ph.D., associate professor, professor of the Department of Electrical Energy Transmission

O.V. Sikorska, Vinnytsia National Technical University

Ph.D., senior lecturer of the department of electrical plants and systems

References

Bohnert K., Gabus P., Kostovic J., Brändle H. Optical fiber sensors for the electric power industry. Optics and Lasers in Engineering, V.43, № 3–5. 2005. - S.511 – 526. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2004.02.008

Grattan K.T.V., Sun T. Fiber optic sensor technology: an overview. Sensors and Actuators, V. 82, № 1–3, 2000. - S. 40–61. https://doi.org/10.1016/S0924-4247(99)00368-4

Harasim D., Kisała P. Układy przesłuchujące multipleksowane światłowodowe czujniki Bragga. Informatyka Automatyka Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska.- №5(4), 2015.- S. 77–84. DOI: 10.5604/20830157.1176580

Kersey A.D., Davis M. A., Patrick H. J., LeBlanc M., Koo K.P., Askins C.G., Putnam M.A., Friebele E.J. Fiber grating sensors. Journal of Lightwave Technology. -V. 15, № 8, 1997.- S. 1442–1463. DOI: 10.1109/50.618377

Сулейманов В.М., Кацадзе Т.Л. Електричні мережі та системи: підручник. - Київ: ТНУУ «КПІ», 2008. 456 с.

Малогулко Ю.В., Бурикін О.Б., Кацадзе Т.Л., Нетребський В. В. Електричні системи і мережі. Частина 2: навчальний посібник / За ред. П. Д. Лежнюка. – Вінниця : ВНТУ 2021. - 158 с. https://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/2021/Malogulko_P2_2021_159.pdf

Правила улаштування електроустановок (ПУЕ). Видання офіційне. Міненерговугілля України. − X.: Видавництво «Форт», 2017. − 760 с

Кацадзе Т.Л. Основи механічних розрахунків повітряних ліній електропередавання: Практикум [Електронний ресурс]: навч. посіб. для студ. спеціальності 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка», освітньої програми «Електричні системи і мережі» - Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019.— 53 с. https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/431fdf39-6c10-4c9d-bb29-359a91b65af8/content

DITEST STA-R series fiber optic distributed strain and temperature analyzer, http://www.omnisens.com/ditest/

Dziubiński G., Harasim D., Skorupski K., Mussabekov K., Kalizhanova A., Toigozhinova A. Optymalizacja parametrów światłowodowych czujników do pomiaru temperatury. Rocznik Ochrona Środowiska. - V. 18, № 2, 2016. - S. 309–324. https://doi.org/10.24425/mms.2022.143066

Brandmьller J. Rayleigh-Streuung und Rotations-Raman-Effekt von Flьssigkeiten. Zeitschrift fьr Physik. – Berlin, 1955. – Bd.140. – S.75 - 91. https://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-c1d1e84d-80cd-43ac-97bc-2b9c1ba05178/c/23_dziubinski_optymalizacja_ROS_2_2016.pdf

Yonas Muanenda, Claudio J. Oton, Fabrizio Di. Pasqule. Application of Raman and Brillouin Scattering Phenomena in Distributed Optical Fiber Sensing. REVIEW article Front. Phys., 29 October 2019.Sec. Optics and Photonics V. 7 – 2019. https://doi.org/10.3389/fphy.2019.00155

Xie F., Zhang S., Li Y., Lee S.B. Multiple in–fiber Bragg gratings sensor with a grating scale. Measurement, №. 31.- 2003.- S. 139–142. https://doi.org/10.1016/S0263-2241(01)00038-0

Panas P., Skorupski K., Luganskaya S., Mussabekov K. Determination of the spectral characteristics shift in the process of writing fiber Bragg gratings. Proc. SPIE 11045, 2019, 62–67. DOI:10.1117/12.2522394

П.Д. Лежнюк, М.М. Черемісін, В.В. Черкашина, Волоконно-оптичні технології в моніторингу повітряних ліній електропередачі, Опт-ел. інф-енерг. техн., вип. 30, вип. 2, с. 106–110 https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/430

Черкашина В.В. Розвиток повітряних ліній електропередачі з застосуванням волоконно-оптичних кабелів. Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2018. № 1. С.30– 33. https://repository.kpi.kharkov.ua/server/api/core/bitstreams/05a4919d-93c9-4f3f-85db-e35015ff7811/content.

Wójcik W., Kisała P., „Modelowanie struktur światłowodowych siatek Bragga wykorzystywanych w układach czujnikowych”, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol.53, nr 11’2007, s: 10-14.

Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S., „Nano-measurements of physical quantities by using of the Fiber Bragg Gratings”, X International conference on Physics and Technology of Thin Films ICPTTF-X. Ivano-Frankivs, 2005, pp. 99-102, ISBN 966-8207-30-0. Ukraine 2005. 86

Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S., „The conception of the temperature distribution measurement with the use of the Fiber Bragg Gratings, Przegląd Elektrotechniczny”, ISSN 0033-2097, R. 84 NR 3/2008.

Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S., Sobańska K. „Gradient based methods for the inverse problem solution in the fiber Bragg gratings, Proceedings of the Symposium on Photonics Technologies for 7th Framework Program, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, ISBN: 83-7085-970-4, pp. 412 - 416.

Wójcik W., Kisała P., Cięszczyk S., Sobańska K., „The direct and inverse problem in fiber Bragg gratings modelling,” Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 6608, art. no. 66081N 2007, pp.6608 1N-1 ISSN 0277-786X, ISBN 9780819467478.

Downloads

Abstract views: 46

Published

2024-06-27

How to Cite

[1]
P. Lezhniuk, V. Cherkashyna, and O. Sikorska, “Fiber-optical sensor for control of parameters overhead power lines”, Опт-ел. інф-енерг. техн., vol. 47, no. 1, pp. 213–221, Jun. 2024.

Issue

Vol. 47 No. 1 (2024)

Section

Optical-Electronic Devices and Components in Laser and Energy Technologies

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).