基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，获取待测电缆首端处反射系数离散序列，同时得到相应的频率离散序列；基于待测电缆首端反射系数离散序列和电缆长度离散序列，构建离散形式的核函数，建立离散形式的电缆缺陷诊断函数。本发明专利技术通过该缺陷诊断函数，可以确定电缆线路中缺陷位置和缺陷类型等。类型等。类型等。

【技术实现步骤摘要】
基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法


[0001]本专利技术属于电力电缆
，涉及电缆缺陷诊断，尤其涉及基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法。

技术介绍

[0002]随着城市电网建设的快速发展，交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)电力电缆凭借着自身优良的电气及机械性能，被广泛用于输配电网络中。随着电缆服役时间的增长，在恶劣运行环境和自身质量欠佳的影响下，电缆线路的局部区域会产生缺陷，进一步发展可能会造成电缆线路的故障，严重威胁电网的稳定。因此研究电缆缺陷的诊断技术具有重要的意义。
[0003]局部缺陷会导致电缆线路中相应位置的特征参数产生变化，形成阻抗失配点，而行波会在该阻抗失配点位置产生携带缺陷信息的反射波，其中，反射波的传播长度可用于确定该阻抗失配点的位置，反射波的特征极性可用于确定该阻抗失配点的类型。因此，行波反射法被广泛用于电缆的缺陷诊断领域，其主要分为时域反射法和频域反射法。频域反射法测试获取的宽频阻抗谱(broadband impedance spectrum，BIS)或反射系数谱(reflection coefficient spectrum，RCS)是频域数据，难以直接提取数据中缺陷的信息，必须选择合适的数学方法将测试数据变换为缺陷诊断函数，实现缺陷的特征信息提取。
[0004]现有的大部分频域反射技术仅关注缺陷的定位算法，但是未对缺陷类型等特征开展定性分析。饶显杰等公开了基于频域反射法的特征时域波形恢复技术，利用快速傅里叶逆变换算法将RCS变换为缺陷的时域特征波形，实现了缺陷的定位与反射波的特征极性诊断，但是该方法需要利用插值与随机赋值方法改写RCS的测试数据，降低了缺陷诊断结果的可靠性(饶显杰等，基于频域反射法的特征时域波形恢复技术，[J].高电压技术，2021，47(4)：1420
‑
1427)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的旨在现有电缆缺陷诊断技术存在的电缆缺陷诊断精度低、可靠性差等问题，提供一种基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法。
[0006]本专利技术提供的基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，其包括以下步骤：
[0007]S1获取待测电缆首端处反射系数离散序列ρ(n)，同时得到相应的频率离散序列f(n)，n＝1,2,
…
,N，N表示反射系数离散序列数据总量；
[0008]S2获取待测电缆长度的离散序列x(m)，m＝1,2,
…
,M，M表示待测电缆长度离散表示后的数据总量；
[0009]S3基于待测电缆首端反射系数离散序列f(n)和电缆长度离散序列，构建离散形式的核函数G(n,m)：
[0010][0011]式中，ν表示电缆中信号传输速度；
[0012]S4建立离散形式的电缆缺陷诊断函数F(m)：
[0013][0014]式中，real()表示取实部；
[0015]S5基于电缆缺陷诊断函数F(m)，提取函数曲线存在的极值峰F(m
p
)，确定极值峰对应的序列数m
p
，进而确定该序列数对应的x(m
p
)，即电缆中缺陷距离电缆首端的距离；
[0016]S6根据电缆缺陷诊断函数曲线极值峰F(m
p
)，对电缆缺陷类型进行诊断：当极值峰F(m
p
)为正极性时，距离电缆首端x(m
p
)位置对应的是特征阻抗增大的缺陷；当极值峰F(m
p
)为负极性时，距离电缆首端x(m
p
)位置对应的是特征阻抗减小的缺陷。
[0017]上述步骤S1中，利用RCS测试平台对待测电缆进行测试，通过离散化采样得到首端反射系数的离散序列ρ(n)，即电缆线路的首端处RCS；同时得到相应频率的离散序列f(n)。
[0018]上述步骤S2中，根据待测电缆长度，可以将其表示为如下的离散数据序列：
[0019]x(m)＝x
min
+(m
‑
1)Δx
[0020]式中，x(m)表示距离电缆首端位置；Δx表示缺陷的距离分辨率，可根据测试效果设定；m表示x(m)的序列数，m＝1,2,
……
,M，M表示x(m)的数据总量，定义为：
[0021][0022]式中，Floor()表示数据向下取整；x
max
表示分析距离的最大值，为保证缺陷分析结果的准确性，通常可取l～1.5l；x
min
表示分析距离的最小值，为减少测试夹具的遮蔽效应影响，通常可取0～0.2l。需要说明的是，x
max
与x
min
也可以根据测试效果进行修正。
[0023]上述步骤S6中，缺陷对应极值峰的绝对值与缺陷的严重程度相关，当缺陷的严重程度更高时，极值峰对应的绝对值会更大。
[0024]与现有的技术相比，本专利技术提供的基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术提供的基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，首先建立电缆的反射系数离散模型，然后构建离散形式核函数，进一步设计出基于反射系数的新型缺陷诊断函数；通过该缺陷诊断函数，可以确定电缆线路中缺陷位置和缺陷类型等。
[0026]2、本专利技术基于反射系数离散序列构建电缆缺陷诊断函数，避免了传统方法中快速傅里叶变换算法的距离分辨率受测试点数限制的问题，可获得更高的缺陷定位精准度。同时，该方法的缺陷诊断函数在缺陷处仅存在一个极值峰，不存在传统方法中时频脉冲特征波形的侧峰干扰，因此可以获得更准确的缺陷类型诊断结果。
附图说明
[0027]图1为本专利技术基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法流程示意图。
[0028]图2为RCS测试平台原理示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例1#
‑
3#真实电缆样本的缺陷诊断函数曲线。
[0030]图4为本专利技术实施例4#真实电缆样本的缺陷诊断函数曲线。
具体实施方式
[0031]结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0032]实施例1
[0033]本实施例提供的基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，如图1所示，其包括以下步骤：
[0034]S1获取待测电缆首端处反射系数离散序列ρ(n)，同时得到相应的频率离散序列f(n)，n＝1,2,
…
,N，N表示反射系数离散序列数据总量。
[0035]本实施例利用RCS测试平台对待测电缆进行测试，获取电缆线路的首端处RCS。由测试平台测量首端反射信号U1和入射信号U0，则两者比值即为电缆首端反射系数。利用RCS测试平台对待测电缆通过离散化采样(测试点数为N)得到首端反射系数的离散序列为ρ(n)，同时得到对应频率的离散序列为f(n)。
[0036]S2获取待测电缆长度的离散序列x(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1获取待测电缆首端处反射系数离散序列ρ(n)，同时得到相应的频率离散序列f(n)，n＝1,2,
…
,N，N表示反射系数离散序列数据总量；S2获取待测电缆长度的离散序列x(m)，m＝1,2,
…
,M，M表示待测电缆长度离散表示后的数据总量；S3基于待测电缆首端反射系数离散序列f(n)和电缆长度离散序列，构建离散形式的核函数G(n,m)：式中，ν表示电缆中信号传输速度；S4建立离散形式的电缆缺陷诊断函数F(m)：式中，real()表示取实部；S5基于电缆缺陷诊断函数F(m)，提取函数曲线存在的极值峰F(m
p
)，确定极值峰对应的序列数m
p
，进而确定该序列数对应的x(m
p
)，即电缆中缺陷距离电缆首端的距离；S6根据电缆缺陷诊断函数曲线极值峰F(m
p
)，对电缆缺陷类型进行诊断：当极值峰F(m
p
)为正极性时，距离电缆首端x(m<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，饶显杰，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：