一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，包括檢測裝置、數(shù)據(jù)處理裝置和顯示器。檢測裝置用于產(chǎn)生脈沖激光信號，并將脈沖激光信號傳輸至OPGW光纖，以及在向OPGW光纖傳輸脈沖激光信號之后，檢測獲得OPGW光纖的后向瑞利散射信號的偏振態(tài)；數(shù)據(jù)處理裝置連接于檢測裝置，用于接收檢測裝置發(fā)送至后向瑞利散射信號的偏振態(tài)，并基于后向瑞利散射信號的偏振態(tài)確定輸電線路接地閃絡(luò)故障位置；顯示器連接于數(shù)據(jù)處理裝置，用于對后向瑞利散射信號特性波形進行顯示，并對輸電線路接地閃絡(luò)故障位置進行提示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實現(xiàn)了單端對輸電線路故障位置的測量，具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、可靠性高、定位準確、適用范圍廣等優(yōu)點。
【專利說明】
一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，屬輸電線路故障分析技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路跨域大，距離長，經(jīng)過地形復(fù)雜，容易受到雷擊、山火和大風(fēng)等各種自然 災(zāi)害影響，導(dǎo)致出現(xiàn)接地閃絡(luò)跳閘故障?，F(xiàn)有故障測距普遍采用阻抗法，阻抗法是根據(jù)故障 時測量到的電壓電流量而計算出故障回路阻抗，以此來實現(xiàn)對故障點的測距與定位，但該 方法難以克服過渡電阻、系統(tǒng)運行方式、線路分布電容、互感器飽和等因素的影響，精度不 高，特別是在高阻接地故障下測距誤差極大，無法滿足現(xiàn)場實際需要。
[0003] 目前，在電力系統(tǒng)的通信和數(shù)據(jù)傳送上普遍采用光纖，構(gòu)成電力通信網(wǎng)絡(luò)，特別是 0PGW(0ptical Fiber Composite Overhead Ground Wire)技術(shù)，在國內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。 0PGW將光纖集成于架空高壓輸電線的地線中，同時兼具地線與通信的功能，已廣泛用于 110kV及以上輸電線路。
[0004] 綜上所述，為了幫助運行維護人員快速準確的找到線路故障位置，縮短搶修時間， 提高輸電線路運行的可靠性，本實用新型提出了一種新的輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系 統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型提出一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中定位 不準，適用性不強的問題。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 本實用新型一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，包括檢測裝置、數(shù)據(jù)處理裝置 和顯示器;檢測裝置的輸出端連接數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端;數(shù)據(jù)處理裝置的輸出端連接顯 示器;檢測裝置將產(chǎn)生的脈沖激光信號傳輸至0PGW光纖。
[0008] 所述檢測裝置，用于產(chǎn)生脈沖激光信號，并將脈沖激光信號傳輸至0PGW光纖，以及 在向0PGW光纖傳輸脈沖激光信號之后，檢測獲得0PGW光纖的后向瑞利散射信號的偏振態(tài)；
[0009] 所述數(shù)據(jù)處理裝置，連接于檢測裝置，用于接收檢測裝置發(fā)送至后向瑞利散射信 號的偏振態(tài)，并基于后向瑞利散射信號的偏振態(tài)確定輸電線路接地閃絡(luò)故障位置；
[0010]所述顯示器，連接于數(shù)據(jù)處理裝置，用于對后向瑞利散射信號特性波形進行顯示， 并對輸電線路接地閃絡(luò)故障位置進行提示。
[0011] 所述檢測裝置，包括激光器、調(diào)制器、脈沖信號源、第一光纖放大器、起偏器、環(huán)形 器、第二光纖放大器、檢偏器、光電探測器和數(shù)據(jù)采集卡。所述激光器連接調(diào)制器;調(diào)制器的 輸出端連接第一光纖放大器的輸入端;第一光纖放大器的輸出端連接起偏器的輸入端;起 偏器的輸出端連接環(huán)形器;環(huán)形器的輸出端連接第二光纖放大器的輸入端;第二光纖放大 器的輸出端連接檢偏器的輸入端;檢偏器的輸出端連接光電探測器的輸入端;光電探測器 的輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡;脈沖信號源分別連接調(diào)制器和數(shù)據(jù)采集卡。
[0012] 所述激光器，用于為所述系統(tǒng)提供連續(xù)光波。
[0013] 所述調(diào)制器，連接于激光器。
[0014] 所述脈沖信號源，連接于調(diào)制器，用于向調(diào)制器提供調(diào)制信號，以使調(diào)制器通過調(diào) 制信號將連續(xù)光波調(diào)制為脈沖激光信號，并且產(chǎn)生脈沖信號。
[0015] 所述第一光纖放大器，設(shè)置于調(diào)制器與起偏器之間，用于對脈沖激光信號進行放 大操作。
[0016] 所述起偏器，設(shè)置于第一光纖放大器與環(huán)形器之間，用于獲取一定偏振態(tài)的脈沖 激光信號。
[0017] 所述環(huán)形器，連接于起偏器，用于將脈沖激光信號傳輸至0PGW光纖，以及獲取0PGW 光纖內(nèi)的后向瑞利散射信號。
[0018] 所述第二光纖放大器，設(shè)置于環(huán)形器與檢偏器之間，用于對后向瑞利散射信號進 行放大操作。
[0019] 所述檢偏器，連接于第二光纖放大器，用于檢測后向瑞利散射信號的偏振態(tài)。
[0020] 所述光電探測器，連接于檢偏器，用于將后向瑞利散射信號的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為模擬 電信號。
[0021] 所述數(shù)據(jù)采集卡，連接于探測器和脈沖信號源，用于在接受脈沖信號源發(fā)送的脈 沖信號時，采集獲取模擬電信號，并將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號即為后向瑞利 散射信號的偏振態(tài)。
[0022] 本實用新型輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)的定位原理如下：
[0023]在輸電線路發(fā)生接地閃絡(luò)故障時，0PGW分流故障電流，分流的故障電流在0PGW周 圍產(chǎn)生強磁場、強電場、瞬時高溫與電動力，根據(jù)法拉第效應(yīng)，當外界物理量(如磁場、電場 和溫度等)發(fā)生變化時，會引起光纖的吸收、損耗特性、散射系數(shù)以及散射光偏振態(tài)等發(fā)生 變化，通過檢測后向瑞利散射光強度的變化，利用光時域反射即可實現(xiàn)對外界物理量的空 間定位，具體步驟如下：
[0024] (1)檢測裝置10監(jiān)測光信號在傳輸過程中后向瑞利散射光的散射強度PjP光信號 延遲時間ATi。
[0025] (2)數(shù)據(jù)處理裝置11根據(jù)不同光散射強度Pi的延遲時間Ah，計算出不同散射強度 的光信號?:所對應(yīng)的距離U，計算公式如下：
[0027]其中，C為真空中的光速，n為光纖纖芯折射率。
[0028] (3)顯示器12以二維坐標軸的形式顯示后向瑞利散射光信號的特征波形，其中，X 軸表示與信號注入點的距離L，即散射光強度對應(yīng)位置與信號注入點之間的距離，單位為m; Y軸記錄后向瑞利散射光相對強度P，單位a. u.。
[0029] (4)根據(jù)輸電線路接地閃絡(luò)故障發(fā)生的時間，獲取該時刻后向瑞利散射光信號的 特征波形，最大的光信號強度Pmax所對應(yīng)的距離L max即為接地閃絡(luò)故障點與變電站信號注入 點之間的距離。
[0030] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是，（1)本實用新型利用輸電線路上已有 的OPGW光纖做傳感器，不需要在輸電線路額外加裝任何傳感器，而監(jiān)測主機安裝在變電站 機房內(nèi)，簡單可行；（2)本實用新型僅使用了單端設(shè)置檢測裝置進行波形取樣，實現(xiàn)了單端 對輸電線路故障位置的測量，結(jié)構(gòu)簡單；（3)本實用新型利用了先進的光纖傳感技術(shù)，光纖 傳感具有頻率響應(yīng)高、易為各種光探測器件接收和轉(zhuǎn)換，因此，該實用新型具有抗干擾能力 強和可靠性高的優(yōu)點；（4)本實用新型適用于各種接地閃絡(luò)故障，不受過渡電阻、系統(tǒng)運行 方式、線路分布電容、互感器飽和等因素影響，定位準確度高，還可實現(xiàn)對高阻接地閃絡(luò)故 障的定位。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本實用新型輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖2為本實用新型輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)中的檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0033] 本實用新型的具體實施如圖1所示。
[0034] 本實施例一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，具體包括：
[0035]輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)主機由檢測裝置10、數(shù)據(jù)處理裝置11和顯示器12 組成。主機安裝在輸電線路一側(cè)的變電站機房13內(nèi)，并與0PGW光纖14中的備用通道相連。
[0036] 檢測裝置10,用于產(chǎn)生脈沖激光信號，并將脈沖激光信號傳輸至0PGW光纖14,以及 在向0PGW光纖14傳輸脈沖激光信號之后，檢測獲得0PGW光纖14的后向瑞利散射信號的偏振 〇
[0037] 數(shù)據(jù)處理裝置11，連接于檢測裝置10,用于接收檢測裝置發(fā)送至后向瑞利散射信 號的偏振態(tài)，并基于后向瑞利散射信號的偏振態(tài)確定輸電線路接地閃絡(luò)故障位置。
[0038]顯示器13,連接于數(shù)據(jù)處理裝置11，用于對后向瑞利散射信號特性波形進行顯示， 并對輸電線路接地閃絡(luò)故障位置進行提示。
[0039] 本實施例中的檢測裝置10如圖2所示，
[0040] 檢測裝置包括激光器20、調(diào)制器21、脈沖信號源22、第一光纖放大器23、起偏器24、 環(huán)形器25、第二光纖放大器26、檢偏器27、光電探測器28、數(shù)據(jù)采集卡29。
[0041]激光器20，用于為所述系統(tǒng)提供連續(xù)光波；
[0042]調(diào)制器21，連接于激光器20,調(diào)制器21主要是對激光器20所產(chǎn)生的連續(xù)光波起到 調(diào)制作用；
[0043] 脈沖信號源22,連接于調(diào)制器21，用于向調(diào)制器21提供調(diào)制信號，以使調(diào)制器21通 過調(diào)制信號將連續(xù)光波調(diào)制為脈沖激光信號，并且產(chǎn)生脈沖信號；
[0044] 第一光纖放大器23,設(shè)置于調(diào)制器21與起偏器24之間，用于對脈沖激光信號進行 放大操作；
[0045] 起偏器24,設(shè)置于第一光纖放大器23與環(huán)形器25之間，用于獲取一定偏振態(tài)的脈 沖激光信號，例如可以采用四分之一波片的偏振器；
[0046] 環(huán)形器25，連接于起偏器24，用于將脈沖激光信號傳輸至0PGW光纖，以及獲取0PGW 光纖內(nèi)的后向瑞利散射信號；
[0047] 第二光纖放大器26,設(shè)置于環(huán)形器25與檢偏器27之間，用于對后向瑞利散射信號 進行放大操作；
[0048] 檢偏器27,連接于第二光纖放大器26,用于檢測后向瑞利散射信號的偏振態(tài)，例如 可以用四個斯托克斯參量來進行描述；
[0049] 光電探測器28,連接于檢偏器27,用于將后向瑞利散射信號的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為模擬 電信號；
[0050] 數(shù)據(jù)采集卡29,連接于光電探測器28和脈沖信號源22,用于在接受脈沖信號源發(fā) 送的脈沖信號時，采集獲取模擬電信號，并將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號即為后 向瑞利散射信號的偏振態(tài)。
【主權(quán)項】
1. 一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括檢測裝置、數(shù)據(jù)處 理裝置和顯示器;檢測裝置的輸出端連接數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端;數(shù)據(jù)處理裝置的輸出端 連接顯示器;檢測裝置將產(chǎn)生的脈沖激光信號傳輸至OPGW光纖。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝 置包括激光器、調(diào)制器、脈沖信號源、第一光纖放大器、起偏器、環(huán)形器、第二光纖放大器、檢 偏器、光電探測器和數(shù)據(jù)采集卡;所述激光器連接調(diào)制器;調(diào)制器的輸出端連接第一光纖放 大器的輸入端;第一光纖放大器的輸出端連接起偏器的輸入端;起偏器的輸出端連接環(huán)形 器;環(huán)形器的輸出端連接第二光纖放大器的輸入端;第二光纖放大器的輸出端連接檢偏器 的輸入端;檢偏器的輸出端連接光電探測器的輸入端;光電探測器的輸出端連接數(shù)據(jù)采集 卡;脈沖信號源分別連接調(diào)制器和數(shù)據(jù)采集卡。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種輸電線路接地閃絡(luò)故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝 置，用于產(chǎn)生脈沖激光信號，并將脈沖激光信號傳輸至OPGW光纖，以及在向OPGW光纖傳輸脈 沖激光信號之后，檢測獲得OPGW光纖的后向瑞利散射信號的偏振態(tài);所述數(shù)據(jù)處理裝置用 于接收檢測裝置發(fā)送至后向瑞利散射信號的偏振態(tài)，并基于后向瑞利散射信號的偏振態(tài)確 定輸電線路接地閃絡(luò)故障位置;所述顯示器用于對后向瑞利散射信號特性波形進行顯示， 并對輸電線路接地閃絡(luò)故障位置進行提示。
【文檔編號】G01R31/08GK205594118SQ201620251280
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】李陽林, 張宇, 饒斌斌, 鄒建章, 況燕軍, 周龍武, 李帆
【申請人】國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司