基于HHT电力电缆长度测量方法技术

本发明专利技术提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，包括：向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的反射波信号的步骤；根据希尔伯特-黄变换处理所述反射波信号并形成处理数据的步骤；根据所述处理数据确定传入所述低压脉冲信号与接收所述反射波信号之间的时间差的步骤；根据所述时间差确定所述待测电缆导线长度的步骤。为了解决盲区的问题，本发明专利技术采用低压脉冲法，控制脉冲宽度，避免入射波和反射波重叠；为了更加准确测定低压脉冲信号的反射波到达接收处时间，本发明专利技术对传输的电压、电流行波进行经验模态分解(EMD)，采用希尔伯特-黄变换(HHT)求取已分解固有模态函数的瞬时频率，来确定反射波到达的时刻。

【技术实现步骤摘要】
基于HHT电力电缆长度测量方法
本专利技术属于电力电缆测量领域中测量电力电缆长度技术，特别涉及了一种基于 HHT电力电缆长度测量方法。
技术介绍
目前，电缆长度以及故障测距的方法包括电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电压法、 脉冲电流法、二次脉冲法等。 电桥法缺点是不适用于高阻故障、闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥 里电流很小，一般灵敏度的仪器，很难探测；电桥法的另一缺点是需要知道电缆的准确长度 等原始技术资料，当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同的电缆组成时，还要进行换 算，电桥法还不能测量三相短路或断路故障。随着新技术的不断进步，现在现场上电桥法用 得越来越少。 脉冲电压法的缺点主要有：仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信 号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串入，造成仪器损坏，安全性差；在利用 闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电阻或电感以产生电压信号， 增加了接线的复杂性，且降低了电容放电时加在故障电缆上的电压，使故障点不容易击穿； 在故障放电时，特别是进行冲闪法测试时，分压器藕合的电压波形变化不尖锐，难以分辨。 脉冲电流法存在盲区，有时波形不够明显，需要靠人为判断，仪器误差较大。 二次脉冲法的缺点是：所用仪器较多；由于故障点电阻要降到很小的数值，如果 故障点受潮严重，故障点击穿过程较长，测试时间相应增加；故障点维持低阻状态的时间不 确定，施加二次脉冲的控制有难度。 近年来，随着行波理论的不断完善和小波变换、数学形态学等理论的不断发展，脉 冲行波测距技术得到了较快发展，但是因为电缆的距离比较短又埋于地下，行波传播过程 更为复杂，要达到几米的精确测距，需要克服更多的困难。同时小波变换主要基于傅里叶分 析，不可避免具有傅里叶分析的局限性。 通过以上分析，我们可以得知在测距原理上存在的问题：一般性质的长导线，无法 承受上述一些故障测试方法所加的高电压。若在低压电力电缆上用高压电桥法、脉冲直流 法、冲击法来进行测距，都可能产生损坏。因此，比较好的常用测距方法是低压脉冲反射法。 低压脉冲法对低阻击穿、短路、开路故障，可在电缆芯线上施加脉冲讯号。讯号在 电缆传播及反射，用数字示波器或手提笔记本电脑虚拟示波器等测出脉冲波形而算出故障 点的位置。低压脉冲反射法的优点是简单、直观，不需要详细的电缆原始资料，还可以根据 反射脉冲的极性分辨故障类型。 在现有的技术和产品中，有几个技术难点还没有得到彻底解决。 第一个问题是盲区问题，当在测量点附近发生故障时，由于入射波与反射波之间 的重叠，使第一个反射波无从识别。 第二个问题是反射波到达时间的问题，由于行波是一种全频域信号，在导线中传 输的过程中将发生衰减，而且不同频率的信号其衰减程度和速度也不同，频率越高，传播速 度越快，其衰减也越严重，导致行波波形在传播过程中产生扭曲、变形，以哪一点作为反射 波到达的时刻，将直接影响测距的精度。 1998年，Norden E. Huang等人提出了经验模态分解方法，并引入了 Hilbert 谱的概念和Hilbert谱分析的方法，美国国家航空和宇航局（NASA)将这一方法命名为 Hilbert-Huang Transform，简称HHT，即希尔伯特-黄变换。 HHT主要内容包含两部分，第一部分为经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,简称EMD)，它是由Huang提出的；第二部分为Hilbert谱分析（Hilbert Spectrum Analysis,简称HSA)。简单说来，HHT处理非平稳信号的基本过程是：首先利用 EMD方法将给定的信号分解为若干固有模态函数（以Intrinsic Mode Function或MF 表示，也称作本征模态函数），这些MF是满足一定条件的分量；然后，对每一个MF进行 Hilbert变换，得到相应的Hilbert谱，即将每个IMF表示在联合的时频域中；最后，汇总所 有MF的Hilbert谱就会得到原始信号的Hilbert谱。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，利用该方法解 决了更加准确测定低压脉冲信号的反射波到达接收处时间的问题。 本专利技术提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，包括： 向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的反射波信 号的步骤； 根据希尔伯特-黄变换处理所述反射波信号并形成处理数据的步骤； 根据所述处理数据确定传入所述低压脉冲信号与接收所述反射波信号之间的时 间差的步骤； 根据所述时间差确定所述待测电缆导线长度的步骤。 进一步的，所述向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信 号的反射波信号的步骤包括： 确定低压脉冲信号在待测电缆导线中传播的速度的步骤； 向所述待测电缆导线的首端传入所述低压脉冲信号的步骤； 从所述待测电缆导线的首端接收所述低压脉冲信号的反射波信号的步骤。 进一步的，所述根据希尔伯特_黄变换处理所述反射波信号并形成处理数据的步 骤包括： 根据经验模态分解所述反射波信号并得出一列本征模态函数的步骤； 根据Hilbert变换所述本征模态函数并获得所述反射波信号的瞬间频率的步骤。 进一步的，所述根据所述处理数据确定传入所述低压脉冲信号与接收所述反射波 信号之间的时间差的步骤包括： 记录传入所述待测电缆导线的所述低压脉冲信号的传入时刻的步骤； 记录接收所述反射波信号的所述瞬间频率的突变时刻的步骤； 确定所述突变时刻及所述传入时刻之间的时间差的步骤。 进一步的，所述根据所述时间差确定所述待测电缆导线长度的步骤包括： 根据所述时间差及所述低压脉冲信号在所述待测电缆导线中传播的所述速度确 定所述待测电缆导线长度的步骤； 输出所述待测电缆导线长度的步骤。 本专利技术的有益效果在于，提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，为了解决盲 区的问题，本专利技术采用低压脉冲法，控制脉冲宽度，避免入射波和反射波重叠；为了更加准 确测定低压脉冲信号的反射波到达接收处时间，本专利技术对传输的电压、电流行波进行经验 模态分解（EMD)，采用希尔伯特-黄变换（HHT)求取已分解固有模态函数的瞬时频率，来确 定反射波到达的时刻。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例基于HHT电力电缆长度测量方法的流程图； 图2是本专利技术实施例一种基于HHT电力电缆长度测量方法的具体流程图； 图3是本专利技术实施例低压脉冲反射法的原理图； 【具体实施方式】 下文将结合附图详细描述本专利技术的实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的 技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合和相互结合从 而达到更好的技术效果。 图1是本专利技术实施例基于HHT电力电缆长度测量方法的流程图。 本专利技术实施例提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，其特征在于，包括： 步骤100 :向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的 反射波信号的步骤； 步骤200 :根据希尔伯特-黄变换处理所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于HHT电力电缆长度测量方法，其特征在于，包括：向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的反射波信号的步骤；根据希尔伯特‑黄变换处理所述反射波信号并形成处理数据的步骤；根据所述处理数据确定传入所述低压脉冲信号与接收所述反射波信号之间的时间差的步骤；根据所述时间差确定所述待测电缆导线长度的步骤。

【技术特征摘要】
1. 一种基于HHT电力电缆长度测量方法，其特征在于，包括： 向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的反射波信号的 步骤； 根据希尔伯特-黄变换处理所述反射波信号并形成处理数据的步骤； 根据所述处理数据确定传入所述低压脉冲信号与接收所述反射波信号之间的时间差 的步骤； 根据所述时间差确定所述待测电缆导线长度的步骤。2. 如权利要求1所述的基于HHT电力电缆长度测量方法，其特征在于，所述向待测电缆 导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的反射波信号的步骤包括： 确定低压脉冲信号在待测电缆导线中传播的速度的步骤； 向所述待测电缆导线的首端传入所述低压脉冲信号的步骤； 从所述待测电缆导线的首端接收所述低压脉冲信号的反射波信号的步骤。3. 如权利要求1所述的基于HHT电力电缆长度测量方法，其特征在于，所述根据希尔伯 特-黄变换处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建元，邵长亮，
申请(专利权)人：东北电力大学，江苏省电力公司镇江供电公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22