[发明专利]一种基于输电线路OPGW中光信号偏振态的雷击故障定位方法

说明书

本发明提供一种基于输电线路OPGW中光信号偏振态的雷击故障定位方法，可以有效避免“伪波头”现象带来的雷击点定位不准确问题。此方法利用光传感分布式雷击故障定位系统监测输电线路光纤通道的光信号，然后对采样信号进行滤波降噪处理，进而采用其导数绝对值在局部范围的最大值计算光信号受雷电流磁场调制后的波头时间，根据两次收到偏振态信号的时间差，可计算雷击点到光纤两端点的距离，也即实现了雷击点准确定位。

技术领域

本发明涉及电力运维领域，具体是一种基于输电线路OPGW中光信号偏振态的雷击故障定位方法。

背景技术

研究资料表明，雷击是造成我国输电线路故障的主要原因之一，架空输电线路的雷击事故严重威胁着输电线路的安全运行。到目前为止，在电力系统中被广泛实际应用的雷击定位技术主要是基于将定向定位与时差定位两种技术相结合的综合雷电定位系统以及基于行波法的输电线路雷击定位。前者无法识别故障性质、受气候条件影响较大且仅在跳闸故障发生时，才能实现雷击点的定位；后者的定位精度受制于线路参数、现场运行方式、行波波速不确定以及波头位置难以精确定位等因素，尤其是行波波速的不确定性是引起定位误差较大的最主要原因；因此在实际应用过程中这两种方法都存在较大的局限性。

随着智能电网的发展，兼具防雷地线和通信双重功能的光纤复合架空地线(OPGW)在电力系统中被广泛的应用。OPGW的广泛应用对电力系统高效安全运行贡献较大，但其被雷击的现象亦经常发生，严重威胁到电网的可靠运行和通信安全，如雷击OPGW造成的断股可能会导致通信中断问题。由于在工程上OPGW一般采用逐塔接地或分段接地的方式，致使雷击行波信号在OPGW地线上难以长距离传输，因此在电网导线上普遍使用的行波法在OPGW上并不适用。此外，由于光纤中光信号具有传播速度稳定、衰减小、抗外界干扰强等优势，使人们想到通过其自身的功能属性来实现雷击点的精确定位。基于光纤中光偏振态的变化实现雷击点精确定位的关键点在于对光偏振态信号的辨识、特征提取以及分析处理。最近，人们在利用OPGW光纤中光偏振态的变化进行雷击点定位的实际应用过程中发现存在“伪波头”的现象，致使波头标定严重偏离实际，导致定位不准确；“伪波头”产生的原因主要是在OPGW中雷电流信号的传播速度高于OPGW的光纤中光信号的传播速度，导致小部分雷电流早于雷击时刻受到调制的光信号到达OPGW线路两端，继而在上述受调制的光信号到达线路两端之前已经有光信号被雷电流所调制，形成“伪波头”现象。一般情况下人们采用信号过阈值判断法可得到信号的起点，继而计算雷击点与线路两端的距离，但是因为“伪波头”问题的干扰，在基于OPGW的雷击定位方案中该方法误差极大，并不适用。

因此迫切需要一种对OPGW中光偏振态信号波头进行快速且准确的定位计算方法，以便准确找到输电线路上的雷击点，及时掌握输电线路遭受雷击的情况，这对输电线路防雷设计与维护、快速恢复电网供电、保障电力系统安全可靠运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决的现有输电线路雷击故障定位技术存在的“伪波头”干扰的问题，提供一种基于输电线路OPGW中光信号偏振态的雷击故障定位新方法，该雷击点定位方法通过检测OPGW光缆中的光偏振态信号的导数局部极大值，可以有效避免“伪波头”干扰，实现输电线路雷击点的准确定位。

本发明的技术方法案是：

一种基于输电线路OPGW中光信号偏振态的雷击故障定位方法，根据光传感分布式雷击故障定位系统中主机A和主机B监测到的光偏振态信号，计算两端偏振态突变信号之间的时间差，结合光信号的传播速度、OPGW线路长度，求出雷击点距离两侧变电站的距离L₁、L₂，实现OPGW上的雷击定位计算。

进一步的，所述方法包括如下步骤：

步骤1：利用光传感分布式雷击故障定位系统中的设备采集光纤两端的偏振光信号偏转角变化量；

步骤2：对采集到的光信号偏转角变化量进行带通滤波、降噪处理，得到处理后的信号D1、D2；