一种高精度超长距离输电线路雷击故障定位系统技术方案

一种高精度超长距离输电线路雷击故障定位系统，包括主机装置、从机装置及传感光纤，主机装置和从机装置通过传感光纤连接；所述主机装置和从机装置均包括光源、衰减器、波分复用器、起偏器、光子计数探测器、采集模块、工控机、北斗对时模块及通信模块；所述光源通过衰减器与波分复用器连接，波分复用器通过起偏器与光子计数探测器连接；采集模块分别与光子计数探测器、工控机连接，工控机通过通信模块与波分复用器连接，用于主机模块和从机模块间的通信及数据传输；工控机与北斗对时模块连接。本发明专利技术通过设置光子技术光子计数探测器，能提高装置的探测灵敏度，降低装置的噪声峰值，极大的拓展了系统的传感距离；同时结合北斗对时模块，使得系统中主机装置及从机装置的数据采集时间误差可达到10ns量级，定位精度有效提升。定位精度有效提升。定位精度有效提升。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度超长距离输电线路雷击故障定位系统


[0001]本专利技术涉及通信
，具体为一种高精度超长距离输电线路雷击定位系统。

技术介绍

[0002]光纤因其本身不带电、体积小、质量轻、易弯曲、抗干扰性能耗等诸多优点，特别适用于输电线路等强电磁干扰的恶劣环境。在光纤传感及应用中，光纤中传感信号，例如强度、波长、频率、相位和偏振态等物理特征参量，会随着外界环境的物理参量变化。通过采集和解析光纤中物理参量的变化，进而得到输电线路环境参量的变化，从而利用光纤实现对输电线路故障的探测。
[0003]当前基于光纤传感技术的输电线路雷击定位系统存在以下问题：（1）在光纤传感装置中，由于光纤本身存在损耗特性，光信号随着光纤长度逐渐减弱，同时探测模块有限的灵敏度，使得光信号的测量精度和信噪比都随着距离的增加而逐渐降低，测量距离仅能达到100Km左右，难以胜任输电线路、以及通信装置等领域的超长距离线路的传感监测应用。
[0004]（2）基于光纤传感技术的输电线路雷击定位装置通过系统内置通信模块和对时模块，进行两端数据采集时间比对，其对时精度一般在200ns左右，对应定位精度约200米。光纤系统中光信号衰减，探测精度降低，使得系统的对时精度难以有大的提升，且增加测量距离后，其定位精度会进一步下降。
[0005]因此，现有光纤传感技术难以实现超长距离检测，且无法保证较远探测位置的光纤检测精度和灵敏度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高精度超长距离输电线路雷击故障定位系统，利用光子计数探测器进行微弱信号探测，并结合高精度北斗定时系统，可实现超长距离光纤传感，且有效保证长距离探测时较远位置的光纤感知灵敏度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供技术方案如下：所述主机装置和从机装置均包括光源、衰减器、波分复用器、起偏器、光子计数探测器、采集模块、工控机、北斗对时模块及通信模块；所述光源通过衰减器与波分复用器连接，将光源发出的连续光信号经衰减器进行光强度调节后，通过波分复用器传输；波分复用器通过起偏器与光子计数探测器连接，将接收的连续光信号通过起偏器监测偏振变化后，通过光子计数探测器探测并转换为电信号；采集模块分别与光子计数探测器、工控机连接，采集光子计数探测器输出的电信号，工控机用于处理采集模块获得的数据，并分析雷击故障和定位；工控机通过通信模块与波分复用器连接，用于主机模块和从机模块间的通信及数据传输；工控机与北斗对时模块连接，用于主机模块和从机模块间采集信号数据的时间标定。
[0008]优选地，所述主机装置中的光源、通信模块以及从机装置中的光源、通信模块分别
发出不同波长的光源。
[0009]优选地，各波长均在1550nm波段的窗口。
[0010]优选地，所述波分复用器为四路光波分复用器。
[0011]优选地，所述采集模块与衰减器连接，用于为衰减器供电，所述工控机通过采集模块控制衰减器的光损耗系数。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过设置光子技术光子计数探测器，取代传统的光电探测器，能提高装置的探测灵敏度，降低装置的噪声峰值，极大的拓展了系统的传感距离；同时结合北斗对时模块，使得系统中主机装置及从机装置的数据采集时间误差可达到10ns量级，定位精度有效提升。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的整体结构示意图。
[0014]图2为本专利技术实施例的具体结构示意图。
[0015]图中标记：100
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主机装置，200
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从机装置，110
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第一光源，120
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第一衰减器，130
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第一波分复用器，140
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起偏器，150
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第一光电探测器，160
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第一采集模块，170
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第一工控机，180
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第一北斗对时模块，190
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第一通信模块，300
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传感光纤，220
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第二光源，220
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第二衰减器，230
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第二波分复用器，240
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起偏器，250
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第二光电探测器，260
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第二采集模块，270
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第二工控机，280
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第二北斗对时模块，290
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第二通信模块。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步解释，本专利技术要求保护的范围包括但不限于说明书记载的内容。
[0017]一种高精度超长距离输电线路雷击故障定位系统，包括主机装置、从机装置及传感光纤，主机装置和从机装置通过传感光纤连接；所述主机装置和从机装置均包括光源、衰减器、波分复用器、起偏器、光子计数探测器、采集模块、工控机、北斗对时模块及通信模块；所述光源通过衰减器与波分复用器连接，将光源发出的连续光信号经衰减器进行光强度调节后，通过波分复用器传输；波分复用器通过起偏器与光子计数探测器连接，将接收的连续光信号通过起偏器监测偏振变化后，通过光子计数探测器探测并转换为电信号；采集模块分别与光子计数探测器、工控机连接，采集光子计数探测器输出的电信号，工控机用于处理采集模块获得的数据，并分析雷击故障和定位；工控机通过通信模块与波分复用器连接，用于主机模块和从机模块间的通信及数据传输；工控机与北斗对时模块连接，用于主机模块和从机模块间采集信号数据的时间标定。
[0018]本专利技术中，光子计数探测器是一种超低噪声器件，采用的是一种极微弱光探测法，而能够对单个光子能量水平的微弱光信号进行探测，灵敏度比普通的光子计数探测器高5～7个数量级，使得远端弱光信号不至于被淹没在噪声里，所以用光子计数探测器取代传统的光电光子计数探测器能提高探测灵敏度，降低噪声峰值。
[0019]本专利技术中，北斗对时模块以GPS北斗卫星系统为时间基准，输出与UTC时间高度同
步的秒（1PPS）、分（1PPM）、时（1PPH）等脉冲信息，以及标准的北京时间时、分、秒、公历年、月、日信息，还可实现工频量的测量。GPS北斗卫星对时系统采用卫星主时钟和扩展时钟的电力授时方案，以北斗或GPS卫星高精度授时为主、IRIG
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B时间基准信号为辅。主时钟可采用北斗、GPS或北斗GPS作为卫星基准源，确保了系统的高精度性和稳定性；采用高稳晶体钟、铷钟等多种守时方式，了输出时间按基准信号的稳定性和准确性，且其授时精度优于30ns。
[0020]本专利技术将光子计数探测器引入输电线路雷击定位系统中，在系统输入信号强度一定的情况，通过可调光纤衰减器调制后，传感信号强度不会超过光子计数探测器的最大响应值而出现饱和情况。这样，利用光子光子计数探测器进行信号探测，即提升了系统的探测信噪比，又大大增加系统传感距离；同时引入北斗对时模块，使得系统对时误差可达到10ns量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度超长距离输电线路雷击故障定位系统，其特征在于，包括主机装置、从机装置及传感光纤，主机装置和从机装置通过传感光纤连接；所述主机装置和从机装置均包括光源、衰减器、波分复用器、起偏器、光子计数探测器、采集模块、工控机、北斗对时模块及通信模块；所述光源通过衰减器与波分复用器连接，将光源发出的连续光信号经衰减器进行光强度调节后，通过波分复用器传输；波分复用器通过起偏器与光子计数探测器连接，将接收的连续光信号通过起偏器监测偏振变化后，通过光子计数探测器探测并转换为电信号；采集模块分别与光子计数探测器、工控机连接，采集光子计数探测器输出的电信号，工控机用于处理采集模块获得的数据，并分析雷击故障和定位；工控机通过通信模块与波分复用器连接，用于主机模块和从机...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫，赵家喜，罗志丰，章日文，张峻林，陈晟，王震，祝文平，易志鹏，许涛，程彬，沈艳俊，黄锦，
申请(专利权)人：黄山开源发展集团有限公司，
类型：发明
国别省市：