【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)中的漏電監(jiān)測(cè)，具體涉及一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、漏電是電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的一種故障，不僅會(huì)導(dǎo)致電能損失，增加能源消耗，還可能引發(fā)火災(zāi)、電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果，甚至危及人員安全。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和定位漏電，是確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。
2、然而，漏電的監(jiān)測(cè)面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，漏電信號(hào)往往微弱，且易受環(huán)境干擾，如電磁噪聲、設(shè)備本身的電氣特性變化等，這使得漏電信號(hào)難以準(zhǔn)確檢測(cè)。其次，漏電可能發(fā)生在電力系統(tǒng)的任何位置，從室內(nèi)的電氣設(shè)備到廣闊的輸電線路，這就要求漏電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有廣泛的覆蓋范圍和高靈敏度。
3、傳感器是能夠接收并轉(zhuǎn)換外部信號(hào)到電信號(hào)的設(shè)備。傳統(tǒng)的漏電監(jiān)測(cè)方法主要包括使用漏電保護(hù)器(如漏電斷路器)、基于電流互感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。
4、這些方法在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)漏電的監(jiān)測(cè)，但也存在諸多不足。例如，漏電保護(hù)器雖能在檢測(cè)到漏電時(shí)，迅速切斷電路，但其無(wú)法提供漏電的準(zhǔn)確位置，及漏電程度的詳細(xì)信息。基于電流互感器的系統(tǒng)，雖能實(shí)時(shí)監(jiān)控電流變化，但其安裝和維護(hù)成本高，且在大范圍、復(fù)雜環(huán)境中的適用性受限。
5、此外，傳統(tǒng)方法通常依賴接觸式傳感器，這在高壓或危險(xiǎn)環(huán)境中存在安全風(fēng)險(xiǎn)。而且，這些方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的全面實(shí)時(shí)監(jiān)控，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理漏電隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法及系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電事件的快速檢測(cè)
2、第一方面，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，包括以下步驟：
3、監(jiān)測(cè)前向傳輸?shù)耐ㄐ殴庑盘?hào)，計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，檢測(cè)信道的偏振態(tài)變化；
4、通過(guò)監(jiān)測(cè)信道的偏振態(tài)變化，來(lái)檢測(cè)漏電事件的發(fā)生；
5、比較雙向傳輸信號(hào)偏振態(tài)變化的時(shí)間順序，對(duì)漏電位置進(jìn)行定位。
6、在一種實(shí)施方式中，所述計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，包括以下步驟：
7、采用相干光通信系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理芯片，通過(guò)信道估計(jì)算法，計(jì)算光通信信道的偏振矩陣。
8、在一種實(shí)施方式中，所述計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，包括以下步驟：
9、所述信道估計(jì)算法包括：自適應(yīng)均衡算法、基于訓(xùn)練序列的瓊斯矩陣估計(jì)算法；
10、所述信道估計(jì)算法為自適應(yīng)均衡算法時(shí)，當(dāng)自適應(yīng)均衡算法收斂后，自適應(yīng)均衡系數(shù)組成的均衡矩陣，相當(dāng)于瓊斯矩陣的逆矩陣，通過(guò)求逆，分別計(jì)算出瓊斯矩陣中第一偏振元素、第二偏振元素的數(shù)值；
11、所述信道估計(jì)算法為基于訓(xùn)練序列的瓊斯矩陣估計(jì)算法時(shí)，通過(guò)發(fā)送訓(xùn)練序列，直接求解瓊斯矩陣：在收端，將x偏振與y偏振信號(hào)共軛相乘，結(jié)合對(duì)應(yīng)訓(xùn)練序列，分別計(jì)算出瓊斯矩陣中的第一偏振元素、第二偏振元素的數(shù)值；
12、選用所述自適應(yīng)均衡算法或基于訓(xùn)練序列的瓊斯矩陣估計(jì)算法，連續(xù)計(jì)算對(duì)應(yīng)當(dāng)前信道偏振態(tài)的瓊斯矩陣中的第一偏振元素、第二偏振元素。
13、在一種實(shí)施方式中，所述通過(guò)監(jiān)測(cè)信道的偏振態(tài)變化，來(lái)檢測(cè)漏電事件的發(fā)生，具體包括以下步驟：
14、對(duì)計(jì)算出來(lái)的n個(gè)第一偏振元素求平均數(shù)，得到第一偏振信號(hào)，n為正整數(shù)；
15、對(duì)計(jì)算出來(lái)的n個(gè)第二偏振元素求平均數(shù)，得到第二偏振信號(hào)；
16、分別對(duì)第一偏振信號(hào)、第二偏振信號(hào)做快速傅里葉變換，監(jiān)控交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率分量，偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)角度與電流大小成正比例關(guān)系，根據(jù)交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率分量大小，估算漏電電流的大小。
17、在一種實(shí)施方式中，所述比較雙向傳輸信號(hào)偏振態(tài)變化的時(shí)間順序，對(duì)漏電位置進(jìn)行定位，具體包括以下步驟：
18、采用兩端對(duì)傳，對(duì)兩端進(jìn)行時(shí)間同步，根據(jù)兩端交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，計(jì)算兩端相位差，進(jìn)而計(jì)算時(shí)間延遲差，結(jié)合已知的兩端距離，計(jì)算漏電事件發(fā)生點(diǎn)距兩端的距離差。
19、在一種實(shí)施方式中，所述計(jì)算兩端相位差，具體包括以下步驟：
20、分別對(duì)第一偏振信號(hào)、第二偏振信號(hào)，做快速傅里葉變換，將對(duì)應(yīng)交流電信號(hào)頻率的的正負(fù)頻域信號(hào)共軛相乘，計(jì)算兩端接收到的交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)頻率的偏振旋轉(zhuǎn)信號(hào)的相位，根據(jù)兩端相位，求出相位差。
21、第二方面，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)為光通信傳感一體化系統(tǒng)，包括：
22、偏振態(tài)檢測(cè)單元，用于：監(jiān)測(cè)前向傳輸?shù)耐ㄐ殴庑盘?hào)，計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，檢測(cè)信道的偏振態(tài)變化；
23、漏電檢測(cè)單元，用于：通過(guò)監(jiān)測(cè)信道的偏振態(tài)變化，來(lái)檢測(cè)漏電事件的發(fā)生；
24、漏電定位單元，用于：比較雙向傳輸信號(hào)偏振態(tài)變化的時(shí)間順序，對(duì)漏電位置進(jìn)行定位。
25、在一種實(shí)施方式中，所述偏振態(tài)檢測(cè)單元，具體用于：
26、采用相干光通信系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理芯片，通過(guò)信道估計(jì)算法，計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，檢測(cè)信道的偏振態(tài)變化。
27、在一種實(shí)施方式中，所述偏振態(tài)檢測(cè)單元具體用于：
28、所述信道估計(jì)算法包括：自適應(yīng)均衡算法、基于訓(xùn)練序列的瓊斯矩陣估計(jì)算法；
29、所述信道估計(jì)算法為自適應(yīng)均衡算法時(shí)，當(dāng)自適應(yīng)均衡算法收斂后，自適應(yīng)均衡系數(shù)組成的均衡矩陣，相當(dāng)于瓊斯矩陣的逆矩陣，通過(guò)求逆，分別計(jì)算出瓊斯矩陣中的第一偏振元素、第二偏振元素的數(shù)值；
30、所述信道估計(jì)算法為基于訓(xùn)練序列的瓊斯矩陣估計(jì)算法時(shí)，所述偏振態(tài)檢測(cè)單元通過(guò)發(fā)送訓(xùn)練序列，直接求解瓊斯矩陣：在收端，將x偏振與y偏振信號(hào)共軛相乘，結(jié)合對(duì)應(yīng)訓(xùn)練序列，分別計(jì)算出瓊斯矩陣中的第一偏振元素、第二偏振元素的數(shù)值；
31、選用所述自適應(yīng)均衡算法或基于訓(xùn)練序列的瓊斯矩陣估計(jì)算法，連續(xù)計(jì)算對(duì)應(yīng)當(dāng)前信道偏振態(tài)的瓊斯矩陣中的第一偏振元素、第二偏振元素。
32、在一種實(shí)施方式中，所述漏電檢測(cè)單元，具體用于：
33、對(duì)所述偏振態(tài)檢測(cè)單元計(jì)算出來(lái)的n個(gè)第一偏振元素求平均數(shù)，得到第一偏振信號(hào)，n為正整數(shù)；
34、對(duì)所述偏振態(tài)檢測(cè)單元計(jì)算出來(lái)的n個(gè)第二偏振元素求平均數(shù)，得到第二偏振信號(hào)；
35、分別對(duì)第一偏振信號(hào)、第二偏振信號(hào)做快速傅里葉變換，監(jiān)控交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率分量，偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)角度與電流大小成正比例關(guān)系，根據(jù)交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率分量大小，估算漏電電流的大小。
36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
37、(1)本申請(qǐng)可以利用廣泛的商用相干光通信系統(tǒng)與光纖線路，具有長(zhǎng)距離工作的優(yōu)勢(shì)，為漏電檢測(cè)(leaking?current?detection)的安全監(jiān)測(cè)方法，既能準(zhǔn)確檢測(cè)漏電信號(hào)，又能實(shí)現(xiàn)非接觸式、遠(yuǎn)程、全面的電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。
38、(2)成本效益與資源利用：與傳統(tǒng)的基于電氣傳感器的漏電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，本申請(qǐng)利用光纖傳感技術(shù)，可以顯著降低系統(tǒng)部署和維護(hù)的成本。光纖作為傳感介質(zhì)，本身成本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，包括以下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，包括以下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述通過(guò)監(jiān)測(cè)信道的偏振態(tài)變化，來(lái)檢測(cè)漏電事件的發(fā)生，具體包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述比較雙向傳輸信號(hào)偏振態(tài)變化的時(shí)間順序，對(duì)漏電位置進(jìn)行定位，具體包括以下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述計(jì)算兩端相位差，具體包括以下步驟：
7.一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)為光通信傳感一體化系統(tǒng)，包括：
8.如權(quán)利要求7所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的系統(tǒng)，其特征在于：所述偏振態(tài)檢測(cè)單元，具體用于：
9.如權(quán)利
10.如權(quán)利要求9所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的系統(tǒng)，其特征在于：所述漏電檢測(cè)單元，具體用于：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，包括以下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述計(jì)算光通信信道的偏振矩陣，包括以下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述通過(guò)監(jiān)測(cè)信道的偏振態(tài)變化，來(lái)檢測(cè)漏電事件的發(fā)生，具體包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的基于光纖偏振態(tài)變化監(jiān)測(cè)漏電的方法，其特征在于：所述比較雙向傳輸信號(hào)偏振態(tài)變化的時(shí)間順序，...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾韜，潘映梅，胡山，李威，劉紫青，羅鳴，李漢兵，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：武漢郵電科學(xué)研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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