探究光传感技术在opgw分布式雷击监测中的技术应用

《探究光传感技术在opgw分布式雷击监测中的技术应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、探宄光传感技术在OPGW分布式雷击监测中的技术应用（广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州516000）摘要：雷害长期以来一直处于输电线路事故榜首位，近年来随着雷电定位系统的普及，输电线路雷害事故比例已有所下降，改善了雷害事故局面。雷电定位属于空间概念，能够知道一定时间内线路周围落雷密度，但在线路没有跳闸的情况下，并不知道实际有多大比例的雷落到了线路上。OPGW分布式雷击测量,对OPGW缆线落雷情况进行监测、统计，可以统计线路一定时间内OPGW缆线上落雷分布情况，可以更加准确的指导线路制定防雷措施。鉴于此，木篇文章主要分析了光传感技术在OPGW分布式雷

2、击监测中的技术应用。关键词：光传感技术；OPGW;分布式雷击；应用引言雷击一直是线路跳闸事故的主要原因之一，威胁着线路的安全运行，目前线路顶端架设的地线光缆目的之一为引雷，防止雷直接击中导线。虽然雷击中地线对导线影响不大，但被雷击以后必定会降低地线的作用，如果导线失去了地线的保护，线路在雷击期间就更加危险。目前的雷电定位系统采用先进的技术手段能捕捉到大部分雷击轨迹，结合线路跳闸时间、保护测距系统距离等条件可实现导线雷击跳闸定位［1一2］。但雷直接击中OPGW光缆就不能及时发现，只能依靠巡线人员平时巡线时以人工观测方式查看是否有明显机械损伤，OPGW架设

3、在线路最顶端，通过人工观测方式也是很难观测到顶端微小的隐患，遭受雷击后的位置更容易被雷再次击中，如此反复几次，不及时排除隐患，一旦发生断线事故不仅会丢失大量内部网络传输数据，还会威胁到调度部门的正常工作，如果能捕捉到每次雷击，及时安排人员处理，这些问题都可迎刃而解。一、光传感技术在OPGW分布式雷击监测应用的理论依据由于入射光与介质中的微观密度起伏碰撞引起瑞利散射，而散射光的偏振方向与入射光的偏振方向相同，在光纤的入射端对后向瑞利散射光的偏振态和光信号的延迟吋间进行检测就可获得温度、应力、振动等外界物理量的分布情况［3】。见图1.图1背向瑞利散射示意图

4、当雷击中OPGW吋，瞬吋电流高达数十至数百千安，雷击电流产生的强磁场、强电场会使OPGW内部光纤传输光的偏振态发生变化；同吋，雷击产生的瞬吋高温、雷击引起的OPGW振动也会造成OPGW的偏振态变化；这些因素共同作用，导致背向散射光的偏振态发生剧烈变化［4】。监测主机通过探测OPGW沿线光纤背向瑞利散射光偏振态的变化，通过数据处理就可实现雷击准确定位，其系统架构图如图2所示。图2OPGW雷击定位系统桐架图二、案例分析武大所开展的雷击试验，主机能采集到相应光学特征信号。通过试验初步论证基于OPGW内部光数据的测量，可以捕捉到OPGW缆线上的落雷信号。其雷击

5、波形测试结果如下。图3雷击波形学主机始终采集雷击前后一段吋间内的OPGW中光纤的信号，对于连续采集多条背向散射曲线，采用差值除以信号本身来调整差值信号使得调整后的差值信号在整个传感范围内均匀分布［5】。设x(i)是第i条数据，则调整后的差值信号为［x(i+n>-x(i)］/x(i),得到的多条差值曲线如图4所示，测量到雷击点位置在1004m附近，与实际的约990m位置较一致。图4第一次实验中处理后的光学信号改变雷击点位置，再次实验，结果如图5所示，可进到雷击点位置在464m附近，与实际的442m也较为接近。图5第二次实验中处理后的光学信号另外还进行了多

6、次模拟雷击实验，实验的结果均与实际情况下较为一致[6-7]。因此，本光学主机及信号处理系统可以实现雷击点的定位。从另外一个角度分析，由于入射光与介质中的微观密度起伏碰撞引起瑞利散射，而散射光的偏振方向与入射光的偏振方向相同，在光纤的入射端对后向瑞利散射光的偏振态和光信号的延迟吋间进行检测就可获得温度、应力、振动等外界物理量的分布情况，系统方框图如下。图6光学主机系统方框图其工作流程为：脉冲激光器发出的光脉冲经检偏器输出偏振光脉冲信号,光脉冲经环形器进入待测光纤，待测光纤散射及反射冋来的光信号经环形器输出到检偏器，然后到达光电探测器，系统对采得的信号做数

7、据处理并显示探测结果。根据此流程，结合实际情况，可设计通信传感用的光学主机如下。图7通信传感用的光学主机系统DFB激光器产生光脉冲的偏振态是己知的，光脉冲通过EDFA和1/4波片的偏振器，然后通过一个低偏振损耗的环形器进入待测光纤。背向瑞利散射光信号通过环形器返冋，通过EDFA再次放大。放大后的光信号被分解为四个斯托克斯参量信号，分别送入高灵敏度的接收器，随后又被送入一个四通道的数字示波器。在这里斯托克斯参量按照到达时间的先后被记录平均，通过计算，反射光脉冲的偏振态随距离的变化趋势被显示出来。由于磁场、电场、横向压力和温度都能够对光纤中光的偏振态进行调

8、制，因此该技术可用于实现多个物理量的测量。结语：OPGW分布式雷击测量技术能对OPGW缆线落雷