基于OPGW的输电线路雷击定位方法研究

摘要

及时、准确地获取输电线路上雷击点的位置，可以大幅度的降低雷击造成的损失。光纤复合架空地线（OPGW）是一种兼备避雷线与通讯光纤双重作用的新型架空地线。近年来随着OPGW在输电线路上的广泛应用，其独特的光传感功能，使得基于OPGW进行输电线路雷击定位成为了一种可能。
　　本文通过介绍OPGW上的法拉第磁光效应，提出了一种基于OPGW光偏振态的输电线路雷击定位新方法，基于双端行波测距法和小波变换模极大值，实现雷击点的定位。与传统方法相比，本方法可靠性高，通过利用现有的OPGW线路，无需另外架设传感器与通信装置，具有较强的实用性与经济性。
　　OPGW的等效电路计算表明，OPGW上的螺旋电流受其等效时间常数和雷电流的波头时间共同影响。基于EMTP-ATP建立了不同形式的输电线路雷击模型，仿真结果显示，雷击塔顶和雷击避雷线档距中央时，地线上均会出现明显的电流，且两种情况下电流波形差异较为明显，而绕击时地线上的感应电流较小。基于此电流分布特征，可以通过OPGW上的光偏振态变化来对雷击塔顶和雷击避雷线两种情况进行定位识别。
　　雷击模拟试验表明，OPGW上的螺旋电流是造成光偏振态发生变化的主要原因，直通分量对光偏振态变化基本无影响；感应雷下光偏振态的上升时间约等于雷电流的波头时间，远小于直击雷时的波头时间，基于此特征可对两种形式雷击进行区分。基于OPGW的输电线路雷击定位模拟试验定位误差在±200 m以内，具有较高的定位精度，满足工程实际需求。通过将本定位方法用于实际线路，并成功的对输电线路上的落雷进行了定位识别，再次验证了本方法的可行性。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

2 基于OPGW的输电线路雷击定位原理与方法

2.1 OPGW简介

2.2 OPGW上的法拉第磁光效应

2.3 基于OPGW光偏振态的双端行波测距法

2.4 小波变换在雷击定位中的应用

2.5 本章小结

3 雷击时OPGW上的电流波形特征

3.1 常见的输电线路雷击类型

3.2 OPGW上的电流分布特性

3.3 不同雷击下OPGW上的电流波形特征

3.4 本章小结

4 基于OPGW的雷击定位模拟试验

4.1 雷击定位模拟试验回路设计

4.2 OPGW光偏振态变化机理验证

4.3 雷击定位模拟试验及数据分析

4.4 光偏振态变化因素影响分析

4.5 本章小结

5 雷击定位系统在实际线路上的应用

5.1 系统框架设计方案

5.2 实例中的应用

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献