CN103837797A - 一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，该方法根据雷击会导致光纤复合架空地线受雷击位置温度骤升的特性，充分利用光纤复合架空地线中的光纤资源和分布式光纤温度传感器的高灵敏度探测和高精度定位事件的能力，将分布式光纤温度传感器接入到光纤复合架空地线中的备用光纤，建立光纤复合架空地线地理位置与分布式温度曲线的对应关系，分别比较温度曲线中同一位置不同时刻的温度以提取出温度突变区域，再比较与温度曲线中突变区域相邻的几个位置的温度变化以排除温度测量中的干扰因素，从而确定温度的突变来自于瞬时外部因素加热即雷击，并结合避雷器的计数变化，最终辨别和定位雷击。

Description

一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法
技术领域
本发明属于电力传感领域，具体涉及一种用于精确识别和定位光纤复合架空地线雷击事件的方法。
背景技术
光纤复合架空地线是电力系统通信的重要线路，承担着电力调度、继电保护等多种业务。目前对电力通信线路的事故隐患排查绝大多数依靠人力巡检来完成。这种巡检的针对性弱、周期长而且效率低。雷击、覆冰、台风等是引起光纤复合架空地线故障的主要原因，相对于覆冰、台风等，雷击引起的光纤复合架空地线故障更具隐秘性。这是因为如果雷击没有导致光纤复合架空地线直接断裂，雷击处的断股或局部脆性加大将难以通过人眼识别。若能及时辨别雷击并定位其位置，提升电力运维自动化水平，那么对线路的巡检就更具有针对性，从而节省人、财、物资源。
现有技术中，申请号为201110214109.1的发明专利申请公开了一种输电线路雷击与非雷击故障的辨别方法，通过判定故障行波电流，比较波尾时间与阈值，从而辨识雷击，但该方法无法精确定位雷击点。申请号为200610021239.2的发明专利申请公开了一种电力输电线路雷击点的确定方法，通过设置雷击传感器通过建立雷电流、雷电感应电压以及雷击点关系的专用数据库来辨别输电线路的雷击事件。然而上述方法均依靠电子式雷击传感器进行雷击辨别与定位，不能充分利用光纤复合架空地线的光纤资源，因此，本发明提供了一种基于分布式光纤温度传感的光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，充分利用光纤复合架空地线中的光纤资源和分布式光纤温度传感器的高灵敏度探测和高精度定位事件的能力，实时监测光纤复合架空地线沿线温度的突变区域，分析温度突变区域不同时刻的温度变化过程及突变区域相邻位置的温度变化特征，从而实现对雷击事件的精确辨别和定位。
发明内容
本发明提出一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，发明目的在于充分利用光纤复合架空地线中的光纤资源以及分布式温度传感器高灵敏温度感知与高精度事件定位等特性，通过筛选光纤复合架空地线沿线温度曲线上的突变区域，分析突变温度区域不同时刻的温度变化过程及突变区域相邻位置的温度变化特征，从而实现对雷击事件的准确辨别和精确定位。
实现发明目的的发明内容包括以下步骤：
步骤1：将分布式光纤温度传感器接入光纤复合架空地线的备用光纤，探测其沿线的温度信息，建立分布式温度与光纤复合架空地线地理信息对应的温度地理分布曲线；
步骤2：每隔一定时间，分布式光纤温度传感器反馈一次温度数据，并与前几次测量数据进行比较；比较同一地理位置处的温度数据是否有突变，确定突变区域的位置，分析其对应的温度在前后几次测量中的变化趋势；
步骤3：选取与温度突变区域相邻的几个位置，比较前后几次测量中这些位置处的温度是否也有突变，若不存在突变，则可判断前面筛选出的温度突变区域是外界传热造成的；
步骤4：分析温度突变区域对应的光纤复合架空地线地理位置在前后几次测量中温度的变化趋势，若突变区域的温度在分布式光纤温度传感器的几个测量时间间隔之后和与之相邻的几个位置处的温度一致，则确认该区域的温度突变由雷击传热产生，从而在光纤复合架空地线的地理信息系统中确定出雷击的位置。
优选的，所述分布式光纤温度传感器采用拉曼光时域反射仪；
优选的，所述分布式光纤温度传感器采用布里渊光时域反射仪；
优选的，所述分布式光纤温度传感器采用布里渊光时域分析仪；
优选的，避雷器的雷击计数变化作为本方法雷击辨别的参考；
优选的，所述分布式光纤温度传感器测量光纤复合架空地线沿线温度的时间间隔小于5分钟；
优选的，所述分布式光纤温度传感器的空间分辨率小于2米；
优选的，当光纤复合架空地线沿线某区域的温度上升值大于所采用的分布式光纤温度传感器的温度测量精度值时，判定该区域有温度突变；
优选的，与温度突变区域相邻的几个位置为该温度突变位置处前后各两个点的位置。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：充分利用光纤复合架空地线中的光纤资源以及分布式温度传感器的高灵敏温度感知、高精度事件定位等特性，实现对雷击的准确判断和定位。分布式温度传感器可以在整条光纤线路上实现无盲区的监测，相对于点式传感器，它能大大节省传感器的数量，从而降低成本，而且它无源、抗电磁干扰等特点决定了其更具实用价值。本发明对提升电力系统自动化水平、节省电力运维人、财、物资源具有重要意义。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为光纤复合架空地线受雷击位置处的温度变化过程图；
图2为本发明提供的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法的流程图；
图3为本发明实施例光纤复合架空地线中的光纤传感单元划分与温度曲线的对应关系图；
图4为本发明实施例中光纤复合架空地线沿线温度分布与地理信息系统的映射图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1显示了光纤复合架空地线受雷击位置处的温度变化过程。由于光纤复合架空地线的光纤封装在钢管内，而且，钢管外包裹的铝丝间隙填充的防水油膏具有一定的阻热作用，因此光纤复合架空地线遭受雷击位置处的温度会逐渐升高，最后，会因为散热使得遭受雷击位置处的温度逐渐恢复到与其相邻区域的温度相同。
本发明充分利用光纤复合架空地线中的光纤资源和分布式光纤温度传感器高灵敏度探测和高精度事件定位特性，根据获得的温度数据筛选光纤复合架空地线的温度突变区域，分析温度突变区域在不同时刻的温度变化趋势及与温度突变区域相邻的位置的温度变化趋势，从而实现对雷击事件的辨别和精确定位；
图2显示了本实施例中的光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法的流程，其具体步骤分为：
步骤1：将分布式光纤温度传感器接入光纤复合架空地线的备用光纤，探测其沿线的温度信息，建立分布式温度与光纤复合架空地线地理信息对应的温度地理分布曲线；
步骤2：每隔一定时间，分布式光纤温度传感器完成一次测量并反馈温度数据，与前几次测量数据进行比较；比较同一地理位置处的温度数据是否有突变，确定突变区域的位置，分析其对应的温度在前后几次测量中的变化趋势；
步骤3：选取与温度突变区域相邻的几个位置，比较前后几次测量中这些位置处的温度是否也有突变，若不存在突变，则可判断前面筛选出的温度突变区域是外界传热造成的；
步骤4：分析温度突变区域对应的光纤复合架空地线地理位置在前后几次测量中温度的变化趋势，若突变区域的温度在几个测量时间间隔之后和与之相邻的几个位置处的温度一致，则确认该温度突变区域遭受雷击，从而在光纤复合架空地线的地理信息系统中确定出雷击的位置。
分布式光纤温度传感器包括拉曼光时域反射仪、布里渊光时域反射仪和布里渊光时域分析仪；分布式光纤温度传感器测量光纤复合架空地线沿线温度的时间间隔小于5分钟，空间分辨率小于2米。
避雷器的雷击计数变化作为本方法雷击辨别的参考；当光纤复合架空地线沿线某区域的温度上升值大于所采用的分布式光纤温度传感器的温度测量精度值时，判定该区域有温度突变；与温度突变区域相邻的几个位置为该温度突变位置处前后各两个点的位置。
本实施例将布里渊光时域反射仪接入光纤复合架空地线的备用光纤，探测光纤复合架空地线沿线的温度信息；布里渊光时域反射仪的数据采样率为每秒10亿个点，这样，光纤沿线也即光纤复合架空地线沿线每隔0.1米就有1个温度数据点被捕获，同时，布里渊光时域反射仪的空间分辨率设置为1米，也即测量的温度的最小可区分距离为1米；最小区分单元及其返回的温度分布如图3所示；
建立如图4所示的与光纤复合架空地线地理信息系统对应的温度分布曲线，从而便于从温度数据点中精确地找到其对应的地理位置；布里渊光时域反射仪每隔3分钟反馈一次温度数据，并与前几次测量获得的温度数据进行做差；
若存在温度突变，做差处理后的温度曲线将显示出温度上升区域，如图1所示；将温度突变定义为某位置处温度突然升高的值大于分布式温度传感器的测量精度值，比较同一地理位置处的温度数据是否有突变，确定突变区域的位置及温度在突变前后几次测量中的变化趋势；
选取与温度突变区域相邻的几个位置，比较前后几次测量各个位置处的温度是否有突变，若不存在突变，如图1中温度突变区域附近位置温度无明显变化，则可判断前面筛选出的温度突变区域是由外界传热造成的；
分析温度突变区域所处的光纤复合架空地线位置在前后几次测量中温度的变化趋势，若发现突变区域的温度在几个测量时间间隔之后和与之相邻的几个位置处的温度一致，如图1所示的温度突变区域及其邻近区域不同时刻的温度变化规律，结合避雷器的计数变化，则确认该区域的温度突变由雷击传热产生；
在光纤复合架空地线的地理信息系统中确定雷击的位置，从而在含有温度信息的光纤复合架空地线地理信息系统中标注雷击位置并报警。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤1：将分布式光纤温度传感器接入光纤复合架空地线的备用光纤，探测其沿线的温度信息，建立分布式温度与光纤复合架空地线地理信息对应的温度地理分布曲线；
步骤2：每隔一定时间，分布式光纤温度传感器反馈一次温度数据，并与前几次测量数据进行比较；比较同一地理位置处的温度数据是否有突变，确定突变区域的位置，分析其对应的温度在前后几次测量中的变化趋势；
步骤3：选取与温度突变区域相邻的几个位置，比较前后几次测量中这些位置处的温度是否也有突变，若不存在突变，则确定前面筛选出的温度突变区域是外界传热造成的；
步骤4：分析温度突变区域对应的光纤复合架空地线地理位置在前后几次测量中温度的变化趋势，若突变区域的温度在分布式光纤温度传感器的几个测量时间间隔之后和与之相邻的几个位置处的温度一致，则确认该区域的温度突变由雷击传热产生，从而在光纤复合架空地线的地理信息系统中确定出雷击的位置。
2.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器采用拉曼光时域反射仪。
3.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器采用布里渊光时域反射仪。
4.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器采用布里渊光时域分析仪。
5.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，避雷器的雷击计数变化作为本方法雷击辨别的参考。
6.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器测量光纤复合架空地线沿线温度的时间间隔小于5分钟。
7.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器的空间分辨率小于2米。
8.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，当光纤复合架空地线沿线某区域的温度上升值大于所采用的分布式光纤温度传感器的温度测量精度值时，判定所述区域为温度突变区域。
9.如权利要求1所述的一种光纤复合架空地线雷击辨别与定位方法，其特征在于，与温度突变区域相邻的几个位置为该温度突变位置处前后各两个点的位置。
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