CN105911427A - 一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，属于输电线路故障定位技术领域，本发明采用分布式光纤测温装置直接测量输电线路已经架有的OPGW中的光纤温度分布，后台软件系统依据全线光纤的温度分布趋势，实现线路短路故障点的快速准确定位。该发明无需在户外线路进行任何施工改造及安装，只需在线路的末端接入分布式光纤测温装置及工控机定位软件，成本非常低廉，实施非常简单、快捷方便。定位过程不怕电磁场干扰，定位结果准确、可靠、及时，可解决传统监测装置在恶劣气候条件下存在的通信问题、电源供电、电磁干扰等问题，为电力线路短路故障定位提供新的思路。

Description

一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法

技术领域

本发明涉及输电线路故障定位方法，尤其是涉及一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法。

背景技术

一般而言，在220kV及以上电压等级的电力系统中均采用双地线方式，且有一条通常选择为OPGW(光纤复合架空地线)。OPGW同时承担普通地线与通信两大任务，如果选择分段绝缘、一点接地的方式会增加日常维护难度，故一般都选择将OPGW逐基接地。

当输电线路出现经过铁塔放电的故障时，其中绝大多数短路电流直接通过架空地线经由各基铁塔流入大地，少量电流则由架空地线返回变电站。当前分析流过各段架空地线短路电流的理论已经比较成熟，通过网孔法计算总结出输电线路不同位置出现短路故障后，故障电流在OPGW中的分布规律，即在故障点两侧十几基杆塔内，随着与故障点距离的增加，OPGW上的短路电流逐渐变小，越靠近故障点，相邻两档OPGW的短路电流数值差越大，在短路点处其数值差可达数百安甚至上千安培，其值随着故障点的变化而变化；在距故障点较远处的OPGW上，短路电流基本保持不变，且其值远小于靠近故障点的OPGW上的短路电流值。

当故障电流流过OPGW时，必然会导致OPGW产生温升，OPGW中光纤的温度也会升高。通过国内外常用的OPGW短路温升理论计算得出结论，在输电线路中点处故障时，故障电流最小，此时故障位置处的OPGW温升在10℃左右。当输电线路其他位置处短路时，短路电流更高，OPGW光纤单元的温升会更大。而光纤测温的温度分辨率为0.1℃，OPGW的温升在光纤的分辨率内，因此可以利用OPGW自身的光纤单元实现对故障的定位。再者，故障点处OPGW的温升最高，在故障点两侧十几基杆塔内，随着与故障点距离的增加，OPGW温升越来越低。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，将光纤复合架空地线中的光纤直接接入分布式光纤测温装置，包括:

步骤1,对每基杆塔对应的光纤复合架空地线进行编号，即第1基与第2基杆塔之间的光纤复合架空地线编号为1,第2基与第3基杆塔之间的光纤复合架空地线编号为2……第i基与第i+1基杆塔之间的光纤复合架空地线编号为i,其中,i为大于0的正整数；

步骤2,读取分布式光纤测温装置测量到的沿线每档光纤复合架空地线的光纤单元对应的温度数据；

步骤3,根据前后两次读取的温度数据，计算出沿线每档光纤复合架空地线的光纤单元对应的温升；

步骤4,对沿线温升数据进行依次比较，寻找出温升最大值；

步骤5,根据温升最大位置点对应的编号确定故障位置。

在上述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，所述分布式光纤测温装置只需要一个,可一次分别测量一条线上编号为1、2、3……i的光纤复合架空地线的光纤的温度。

在上述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，所述步骤2中，将与每根杆塔接触的一段复合架空线记为一档，所述分布式光纤测温装置完成一条复合架空线的所有档温度测量。

在上述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，所述步骤3中，先把所有档位的温度测量一遍，间隔N秒再测量一遍，其中N为大于0的正整数。

在上述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，所述步骤4中，每一档的前后两次温度差分别记为T1，T2，T2-T1为每一档间隔N秒的温升，包括若干档的所有温升值得集合。

在上述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，所述步骤4中，测两次后，温升最大值为所有温升值得集合中最大的一个值。

因此，本发明具有如下优点：1.通过分布式光纤测温装置，直接测量输电线路已经架有的OPGW中的光纤温度分布，后台软件系统依据全线光纤的温度分布趋势，实现单相短路故障点的快速准确定位，可解决传统监测装置在恶劣气候条件下存在的通信问题、电源供电、电磁干扰等问题，为电力监测技术提供新的思路；2.直接利用输电线路已经架有的OPGW中的光纤进行分布式温度测量，无需在户外线路进行任何施工改造及安装，只需在线路的末端接入分布式光纤测温装置，成本非常低廉，实施非常简单、快捷方便；3.光纤测温装置的整个监测过程是实时连续的，定位过程不怕电磁场干扰，定位结果准确、可靠、及时。

附图说明

附图1是本发明的一种测量硬件原理图。

附图2是本发明的一种方法流程示意图。

附图3是现有线路中点故障时附近各段OPGW光纤处的温升示意图。

附图4是现有非线路中点故障时附近各段OPGW光纤处的温升示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明实现了不增加沿线监测装置，仅仅利用OPGW内光纤单元中光信号携带的温度信息解调出OPGW的空间温度分布信息，对故障点的精确定位。

本发明将OPGW中的光纤直接接入分布式光纤测温装置，对整条线路OPGW中的光纤进行空间温度分布测量，将测量结果送人工控机定位软件，工控机定位软件对整条OPGW的温度数据进行算法处理，根据OPGW的温度分布规律，通过寻找OPGW的温升最高点，即可确定输电线路发生故障的位置。

流程如下：

(1)对每基杆塔对应的OPGW进行编号，即第i-1基与第i基杆塔之间的OPGW编号为i。

(2)读取分布式光纤测温装置测量到的沿线每档OPGW的光纤单元对应的温度数据。分布式光纤测温装置只需要一个,可一次分别测量一条线上编号为1、2、3……i的光纤复合架空地线的光纤的温度。其中，将与每根杆塔接触的一段复合架空线记为一档，所述分布式光纤测温装置完成一条复合架空线的所有档温度测量。

(3)根据前后两次读取的温度数据，计算出沿线每档OPGW的光纤单元对应的温升。先把所有档位的温度测量一遍，间隔N秒再测量一遍，其中N为大于0的正整数。这里，N取3～5秒

(4)对沿线温升数据进行依次比较，寻找出温升最大值。每一档的前后两次温度差分别记为T1，T2，T2-T1为每一档间隔N秒的温升，包括若干档的所有温升值得集合。测两次后，温升最大值为所有温升值得集合中最大的一个值。

(5)根据温升最大位置点对应的编号确定故障位置。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，将光纤复合架空地线中的光纤直接接入分布式光纤测温装置，包括:

步骤1,对每基杆塔对应的光纤复合架空地线进行编号，即第1基与第2基杆塔之间的光纤复合架空地线编号为1,第2基与第3基杆塔之间的光纤复合架空地线编号为2……第i基与第i+1基杆塔之间的光纤复合架空地线编号为i,其中,i为大于0的正整数；

步骤2,读取分布式光纤测温装置测量到的沿线每档光纤复合架空地线的光纤单元对应的温度数据；

步骤3,根据前后两次读取的温度数据，计算出沿线每档光纤复合架空地线的光纤单元对应的温升；

步骤4,对沿线温升数据进行依次比较，寻找出温升最大值；

步骤5,根据温升最大位置点对应的编号确定故障位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，所述分布式光纤测温装置只需要一个,可一次分别测量一条线上编号为1、2、3……i的光纤复合架空地线的光纤的温度。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤2中，将与每根杆塔接触的一段复合架空线记为一档，所述分布式光纤测温装置完成一条复合架空线的所有档温度测量。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤3中，先把所有档位的温度测量一遍，间隔N秒再测量一遍，其中N为大于0的正整数。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤4中，每一档的前后两次温度差分别记为T1，T2，T2-T1为每一档间隔N秒的温升，包括若干档的所有温升值得集合。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤复合架空地线温度分布的输电线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤4中，测两次后，温升最大值为所有温升值得集合中最大的一个值。