一种输电线路接地闪络故障定位系统的制作方法
【专利摘要】一种输电线路接地闪络故障定位系统，包括检测装置、数据处理装置和显示器。检测装置用于产生脉冲激光信号，并将脉冲激光信号传输至OPGW光纤，以及在向OPGW光纤传输脉冲激光信号之后，检测获得OPGW光纤的后向瑞利散射信号的偏振态；数据处理装置连接于检测装置，用于接收检测装置发送至后向瑞利散射信号的偏振态，并基于后向瑞利散射信号的偏振态确定输电线路接地闪络故障位置；显示器连接于数据处理装置，用于对后向瑞利散射信号特性波形进行显示，并对输电线路接地闪络故障位置进行提示。与现有技术相比，本实用新型实现了单端对输电线路故障位置的测量，具有结构简单、抗干扰能力强、可靠性高、定位准确、适用范围广等优点。
【专利说明】
一种输电线路接地闪络故障定位系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种输电线路接地闪络故障定位系统，属输电线路故障分析技术 领域。
【背景技术】
[0002] 输电线路跨域大，距离长，经过地形复杂，容易受到雷击、山火和大风等各种自然 灾害影响，导致出现接地闪络跳闸故障。现有故障测距普遍采用阻抗法，阻抗法是根据故障 时测量到的电压电流量而计算出故障回路阻抗，以此来实现对故障点的测距与定位，但该 方法难以克服过渡电阻、系统运行方式、线路分布电容、互感器饱和等因素的影响，精度不 高，特别是在高阻接地故障下测距误差极大，无法满足现场实际需要。
[0003] 目前，在电力系统的通信和数据传送上普遍采用光纤，构成电力通信网络，特别是 0PGW(0ptical Fiber Composite Overhead Ground Wire)技术，在国内已经广泛应用。 0PGW将光纤集成于架空高压输电线的地线中，同时兼具地线与通信的功能，已广泛用于 110kV及以上输电线路。
[0004] 综上所述，为了帮助运行维护人员快速准确的找到线路故障位置，缩短抢修时间， 提高输电线路运行的可靠性，本实用新型提出了一种新的输电线路接地闪络故障定位系 统。
【发明内容】
[0005] 本实用新型提出一种输电线路接地闪络故障定位系统，用于解决现有技术中定位 不准，适用性不强的问题。
[0006] 本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0007] 本实用新型一种输电线路接地闪络故障定位系统，包括检测装置、数据处理装置 和显示器;检测装置的输出端连接数据处理装置的输入端;数据处理装置的输出端连接显 示器;检测装置将产生的脉冲激光信号传输至0PGW光纤。
[0008] 所述检测装置，用于产生脉冲激光信号，并将脉冲激光信号传输至0PGW光纤，以及 在向0PGW光纤传输脉冲激光信号之后，检测获得0PGW光纤的后向瑞利散射信号的偏振态；
[0009] 所述数据处理装置，连接于检测装置，用于接收检测装置发送至后向瑞利散射信 号的偏振态，并基于后向瑞利散射信号的偏振态确定输电线路接地闪络故障位置；
[0010]所述显示器，连接于数据处理装置，用于对后向瑞利散射信号特性波形进行显示， 并对输电线路接地闪络故障位置进行提示。
[0011] 所述检测装置，包括激光器、调制器、脉冲信号源、第一光纤放大器、起偏器、环形 器、第二光纤放大器、检偏器、光电探测器和数据采集卡。所述激光器连接调制器;调制器的 输出端连接第一光纤放大器的输入端;第一光纤放大器的输出端连接起偏器的输入端;起 偏器的输出端连接环形器;环形器的输出端连接第二光纤放大器的输入端;第二光纤放大 器的输出端连接检偏器的输入端;检偏器的输出端连接光电探测器的输入端;光电探测器 的输出端连接数据采集卡;脉冲信号源分别连接调制器和数据采集卡。
[0012] 所述激光器，用于为所述系统提供连续光波。
[0013] 所述调制器，连接于激光器。
[0014] 所述脉冲信号源，连接于调制器，用于向调制器提供调制信号，以使调制器通过调 制信号将连续光波调制为脉冲激光信号，并且产生脉冲信号。
[0015] 所述第一光纤放大器，设置于调制器与起偏器之间，用于对脉冲激光信号进行放 大操作。
[0016] 所述起偏器，设置于第一光纤放大器与环形器之间，用于获取一定偏振态的脉冲 激光信号。
[0017] 所述环形器，连接于起偏器，用于将脉冲激光信号传输至0PGW光纤，以及获取0PGW 光纤内的后向瑞利散射信号。
[0018] 所述第二光纤放大器，设置于环形器与检偏器之间，用于对后向瑞利散射信号进 行放大操作。
[0019] 所述检偏器，连接于第二光纤放大器，用于检测后向瑞利散射信号的偏振态。
[0020] 所述光电探测器，连接于检偏器，用于将后向瑞利散射信号的偏振态转换为模拟 电信号。
[0021] 所述数据采集卡，连接于探测器和脉冲信号源，用于在接受脉冲信号源发送的脉 冲信号时，采集获取模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字信号，数字信号即为后向瑞利 散射信号的偏振态。
[0022] 本实用新型输电线路接地闪络故障定位系统的定位原理如下：
[0023]在输电线路发生接地闪络故障时，0PGW分流故障电流，分流的故障电流在0PGW周 围产生强磁场、强电场、瞬时高温与电动力，根据法拉第效应，当外界物理量(如磁场、电场 和温度等)发生变化时，会引起光纤的吸收、损耗特性、散射系数以及散射光偏振态等发生 变化，通过检测后向瑞利散射光强度的变化，利用光时域反射即可实现对外界物理量的空 间定位，具体步骤如下：
[0024] (1)检测装置10监测光信号在传输过程中后向瑞利散射光的散射强度PjP光信号 延迟时间ATi。
[0025] (2)数据处理装置11根据不同光散射强度Pi的延迟时间Ah，计算出不同散射强度 的光信号?:所对应的距离U，计算公式如下：
[0027]其中，C为真空中的光速，n为光纤纤芯折射率。
[0028] (3)显示器12以二维坐标轴的形式显示后向瑞利散射光信号的特征波形，其中，X 轴表示与信号注入点的距离L，即散射光强度对应位置与信号注入点之间的距离，单位为m; Y轴记录后向瑞利散射光相对强度P，单位a. u.。
[0029] (4)根据输电线路接地闪络故障发生的时间，获取该时刻后向瑞利散射光信号的 特征波形，最大的光信号强度Pmax所对应的距离L max即为接地闪络故障点与变电站信号注入 点之间的距离。
[0030] 本实用新型与现有技术比较的有益效果是，（1)本实用新型利用输电线路上已有 的OPGW光纤做传感器，不需要在输电线路额外加装任何传感器，而监测主机安装在变电站 机房内，简单可行；（2)本实用新型仅使用了单端设置检测装置进行波形取样，实现了单端 对输电线路故障位置的测量，结构简单；（3)本实用新型利用了先进的光纤传感技术，光纤 传感具有频率响应高、易为各种光探测器件接收和转换，因此，该实用新型具有抗干扰能力 强和可靠性高的优点；（4)本实用新型适用于各种接地闪络故障，不受过渡电阻、系统运行 方式、线路分布电容、互感器饱和等因素影响，定位准确度高，还可实现对高阻接地闪络故 障的定位。
【附图说明】
[0031 ]图1为本实用新型输电线路接地闪络故障定位系统结构图；
[0032] 图2为本实用新型输电线路接地闪络故障定位系统中的检测装置的结构图。
【具体实施方式】
[0033] 本实用新型的具体实施如图1所示。
[0034] 本实施例一种输电线路接地闪络故障定位系统，具体包括：
[0035]输电线路接地闪络故障定位系统主机由检测装置10、数据处理装置11和显示器12 组成。主机安装在输电线路一侧的变电站机房13内，并与0PGW光纤14中的备用通道相连。
[0036] 检测装置10,用于产生脉冲激光信号，并将脉冲激光信号传输至0PGW光纤14,以及 在向0PGW光纤14传输脉冲激光信号之后，检测获得0PGW光纤14的后向瑞利散射信号的偏振 〇
[0037] 数据处理装置11，连接于检测装置10,用于接收检测装置发送至后向瑞利散射信 号的偏振态，并基于后向瑞利散射信号的偏振态确定输电线路接地闪络故障位置。
[0038]显示器13,连接于数据处理装置11，用于对后向瑞利散射信号特性波形进行显示， 并对输电线路接地闪络故障位置进行提示。
[0039] 本实施例中的检测装置10如图2所示，
[0040] 检测装置包括激光器20、调制器21、脉冲信号源22、第一光纤放大器23、起偏器24、 环形器25、第二光纤放大器26、检偏器27、光电探测器28、数据采集卡29。
[0041]激光器20，用于为所述系统提供连续光波；
[0042]调制器21，连接于激光器20,调制器21主要是对激光器20所产生的连续光波起到 调制作用；
[0043] 脉冲信号源22,连接于调制器21，用于向调制器21提供调制信号，以使调制器21通 过调制信号将连续光波调制为脉冲激光信号，并且产生脉冲信号；
[0044] 第一光纤放大器23,设置于调制器21与起偏器24之间，用于对脉冲激光信号进行 放大操作；
[0045] 起偏器24,设置于第一光纤放大器23与环形器25之间，用于获取一定偏振态的脉 冲激光信号，例如可以采用四分之一波片的偏振器；
[0046] 环形器25，连接于起偏器24，用于将脉冲激光信号传输至0PGW光纤，以及获取0PGW 光纤内的后向瑞利散射信号；
[0047] 第二光纤放大器26,设置于环形器25与检偏器27之间，用于对后向瑞利散射信号 进行放大操作；
[0048] 检偏器27,连接于第二光纤放大器26,用于检测后向瑞利散射信号的偏振态，例如 可以用四个斯托克斯参量来进行描述；
[0049] 光电探测器28,连接于检偏器27,用于将后向瑞利散射信号的偏振态转换为模拟 电信号；
[0050] 数据采集卡29,连接于光电探测器28和脉冲信号源22,用于在接受脉冲信号源发 送的脉冲信号时，采集获取模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字信号，数字信号即为后 向瑞利散射信号的偏振态。
【主权项】
1. 一种输电线路接地闪络故障定位系统，其特征在于，所述系统包括检测装置、数据处 理装置和显示器;检测装置的输出端连接数据处理装置的输入端;数据处理装置的输出端 连接显示器;检测装置将产生的脉冲激光信号传输至OPGW光纤。2. 根据权利要求1所述一种输电线路接地闪络故障定位系统，其特征在于，所述检测装 置包括激光器、调制器、脉冲信号源、第一光纤放大器、起偏器、环形器、第二光纤放大器、检 偏器、光电探测器和数据采集卡;所述激光器连接调制器;调制器的输出端连接第一光纤放 大器的输入端;第一光纤放大器的输出端连接起偏器的输入端;起偏器的输出端连接环形 器;环形器的输出端连接第二光纤放大器的输入端;第二光纤放大器的输出端连接检偏器 的输入端;检偏器的输出端连接光电探测器的输入端;光电探测器的输出端连接数据采集 卡;脉冲信号源分别连接调制器和数据采集卡。3. 根据权利要求1所述一种输电线路接地闪络故障定位系统，其特征在于，所述检测装 置，用于产生脉冲激光信号，并将脉冲激光信号传输至OPGW光纤，以及在向OPGW光纤传输脉 冲激光信号之后，检测获得OPGW光纤的后向瑞利散射信号的偏振态;所述数据处理装置用 于接收检测装置发送至后向瑞利散射信号的偏振态，并基于后向瑞利散射信号的偏振态确 定输电线路接地闪络故障位置;所述显示器用于对后向瑞利散射信号特性波形进行显示， 并对输电线路接地闪络故障位置进行提示。
【文档编号】G01R31/08GK205594118SQ201620251280
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】李阳林, 张宇, 饶斌斌, 邹建章, 况燕军, 周龙武, 李帆
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司