[發明專利]一種基于輸電線路OPGW中光信號偏振態的雷擊故障定位方法

有效

• 申請號: 201910402319.X
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110018399B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張文舉;張坤;張哲民;楊帆
• 申請（專利權）人: 武漢康普常青軟件技術股份有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種基于輸電線路OPGW中光信號偏振態的雷擊故障定位方法，可以有效避免“偽波頭”現象帶來的雷擊點定位不準確問題。此方法利用光傳感分布式雷擊故障定位系統監測輸電線路光纖通道的光信號，然后對采樣信號進行濾波降噪處理，進而采用其導數絕對值在局部范圍的最大值計算光信號受雷電流磁場調制后的波頭時間，根據兩次收到偏振態信號的時間差，可計算雷擊點到光纖兩端點的距離，也即實現了雷擊點準確定位。

技術領域

本發明涉及電力運維領域，具體是一種基于輸電線路OPGW中光信號偏振態的雷擊故障定位方法。

背景技術

研究資料表明，雷擊是造成我國輸電線路故障的主要原因之一，架空輸電線路的雷擊事故嚴重威脅著輸電線路的安全運行。到目前為止，在電力系統中被廣泛實際應用的雷擊定位技術主要是基于將定向定位與時差定位兩種技術相結合的綜合雷電定位系統以及基于行波法的輸電線路雷擊定位。前者無法識別故障性質、受氣候條件影響較大且僅在跳閘故障發生時，才能實現雷擊點的定位；后者的定位精度受制于線路參數、現場運行方式、行波波速不確定以及波頭位置難以精確定位等因素，尤其是行波波速的不確定性是引起定位誤差較大的最主要原因；因此在實際應用過程中這兩種方法都存在較大的局限性。

隨著智能電網的發展，兼具防雷地線和通信雙重功能的光纖復合架空地線(OPGW)在電力系統中被廣泛的應用。OPGW的廣泛應用對電力系統高效安全運行貢獻較大，但其被雷擊的現象亦經常發生，嚴重威脅到電網的可靠運行和通信安全，如雷擊OPGW造成的斷股可能會導致通信中斷問題。由于在工程上OPGW一般采用逐塔接地或分段接地的方式，致使雷擊行波信號在OPGW地線上難以長距離傳輸，因此在電網導線上普遍使用的行波法在OPGW上并不適用。此外，由于光纖中光信號具有傳播速度穩定、衰減小、抗外界干擾強等優勢，使人們想到通過其自身的功能屬性來實現雷擊點的精確定位。基于光纖中光偏振態的變化實現雷擊點精確定位的關鍵點在于對光偏振態信號的辨識、特征提取以及分析處理。最近，人們在利用OPGW光纖中光偏振態的變化進行雷擊點定位的實際應用過程中發現存在“偽波頭”的現象，致使波頭標定嚴重偏離實際，導致定位不準確；“偽波頭”產生的原因主要是在OPGW中雷電流信號的傳播速度高于OPGW的光纖中光信號的傳播速度，導致小部分雷電流早于雷擊時刻受到調制的光信號到達OPGW線路兩端，繼而在上述受調制的光信號到達線路兩端之前已經有光信號被雷電流所調制，形成“偽波頭”現象。一般情況下人們采用信號過閾值判斷法可得到信號的起點，繼而計算雷擊點與線路兩端的距離，但是因為“偽波頭”問題的干擾，在基于OPGW的雷擊定位方案中該方法誤差極大，并不適用。

因此迫切需要一種對OPGW中光偏振態信號波頭進行快速且準確的定位計算方法，以便準確找到輸電線路上的雷擊點，及時掌握輸電線路遭受雷擊的情況，這對輸電線路防雷設計與維護、快速恢復電網供電、保障電力系統安全可靠運行具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決的現有輸電線路雷擊故障定位技術存在的“偽波頭”干擾的問題，提供一種基于輸電線路OPGW中光信號偏振態的雷擊故障定位新方法，該雷擊點定位方法通過檢測OPGW光纜中的光偏振態信號的導數局部極大值，可以有效避免“偽波頭”干擾，實現輸電線路雷擊點的準確定位。

本發明的技術方法案是：

一種基于輸電線路OPGW中光信號偏振態的雷擊故障定位方法，根據光傳感分布式雷擊故障定位系統中主機A和主機B監測到的光偏振態信號，計算兩端偏振態突變信號之間的時間差，結合光信號的傳播速度、OPGW線路長度，求出雷擊點距離兩側變電站的距離L₁、L₂，實現OPGW上的雷擊定位計算。

進一步的，所述方法包括如下步驟：

步驟1：利用光傳感分布式雷擊故障定位系統中的設備采集光纖兩端的偏振光信號偏轉角變化量；

步驟2：對采集到的光信號偏轉角變化量進行帶通濾波、降噪處理，得到處理后的信號D1、D2；