一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法技术

本发明专利技术公开一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，选取用于故障检测的扩频序列，确定扩频码的中心频率和扩频码长度，通过

【技术实现步骤摘要】
一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法


[0001]本专利技术属于电缆检测
，具体涉及一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法
。

技术介绍

[0002]在航空和民用配电系统中，电缆的故障检测和定位在过去十年中得到了大量研究人员的关注
。
在航空航天系统中，电力线
、
数据传输线工作在复杂环境中，线缆长时间受到飞机飞行中振动带来的影响，与飞机结构等硬表面物体摩擦，损伤表面绝缘层；同时由于导线的弯折
、
潮湿
、
辐射和高温等影响，导线将会发生老化
、
绝缘性下降，最终发生短路
、
断线以及间歇性故障，危及航天供电系统的正常工作，甚至可能导致机上火灾或其他灾难性事故
。
在民用配电系统中，电缆受到外部挤压
、
水浸
、
化学腐蚀
、
温度
、
湿度
、
摩擦的影响，导致电缆绝缘老化，甚至是人为的盗割，最终也会导致开路
、
短路以及间歇性故障，造成大面积停电，甚至引发电缆火灾
。
因此，对电缆故障在线准确预测
、
检测和定位，不仅可以提高系统的运行安全性，而且可大大节省维修的时间和费用，具有重要的现实意义和应用价值
。
[0003]目前国内外对于电缆故障定位的方法主要分为阻抗法
(
电桥法
)、
>行波法
、
声磁法
、
反射法，其中反射法应用较广，该方法拥有更高的检测精度，但检测范围较低，往往在
500
米以内
。
为了增大检测范围，国内学者基于频域反射法，针对距离增加信号衰减增大的问题，采用信号补偿方法，补偿实际检测曲线，有效提高了长距离高压电缆故障程度诊断的准确性，但是该方法无法应用于在线检测；有学者基于行波法，针对行波法检测长距离故障精度低的问题，利用故障波多次发射和折射的原理，校准波速提高长距离电缆故障程度诊断的准确性，但该方法目前只基于理论仿真，未进行实验验证；有国外学者针对反射信号的衰减问题，基于长短期记忆
(LSTM)
的回归网络，首先对正常波形进行训练，再对衰减波形进行补偿，缺点是无法进行在线的故障定位
。
[0004]综上所述，目前应用于电缆的故障定位的方法大多存在检测范围小的问题，部分学者已经对该问题进行了研究，但依然存在以下问题：
1.
增大检测范围后，检测精度降低
。2.
无法在线进行宽范围的故障定位；因此亟需一种能实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法
。
[0006]为实现本专利技术目的，本专利技术具体采用如下技术方案：
[0007]一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，其特征在于，包括：
[0008]选取用于故障检测的扩频序列，确定扩频码中心频率和扩频码长度，生成
m
序列；
根据检测条件确定
SSTDR
检测信号最高中心频率，通过
bpsk
调制产生
SSTDR
检测信号；
[0009]根据实际检测对象，结合最大检测长度与
SSTDR
检测信号频率衰减规律，确定
SSTDR
检测信号最低中心频率；
[0010]调整扩频码中心频率，生成若干中心频率由高到低的
SSTDR
检测信号，并依据
SSTDR
检测信号频率衰减规律确定不同频率对应的最大检测长度
、
检测盲区；
[0011]生成低频正弦信号作为低频故障诊断信号；
[0012]将低频故障诊断信号耦合至待测线缆中并耦合接收，对线缆进行故障诊断；
[0013]若诊断出故障，按照中心频率由高到低的顺序，依次将
SSTDR
检测信号耦合至待测线缆中，接收反射信号，并根据信道频率衰减规律，对反射信号进行衰减补偿，通过相关运算后的反射波头判断故障距离，直至定位出故障位置
。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0015]本专利技术基于
SSTDR
检测法，结合变频技术，实现宽范围电缆在线故障诊断与定位，首先通过低频检测信号初步诊断线缆故障，将
SSTDR
检测信号耦合至待测线缆中，并接收反射信号，同时针对信号衰减问题对反射信号进行补偿，通过相关运算后的反射波头判断故障距离，信号从高频至低频依次降低进行变频检测，直至定位出故障位置
。
[0016]本专利技术的优势在于：
[0017]1、
将低频诊断与高频定位结合，减少操作步骤，降低检测成本；
[0018]2、
采用变频技术，实现宽范围电缆在线故障诊断与定位，解决了目前反射法定位技术检测长度短的问题
。
[0019]3、
采用衰减补偿技术，解决检测距离增加导致的信道衰减大的问题，提高宽范围电缆在线诊断与定位的准确率和精度
。
[0020]4、
可推广应用于不同环境中的线缆故障定位，如航天，舰船，矿井，隧道等供电系统
。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0022]图1为实施例1的通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法流程图；
[0023]图2为
300
米三芯电缆不同长度线缆信号频率和衰减率关系；
[0024]图3为“短线”集总参数等效电路图；
[0025]图4为
300
开路故障初步故障诊断实际波形图；
[0026]图5为“长线”分布参数等效电路图；
[0027]图6为衰减补偿前
SSTDR
实际相关运算波形图；
[0028]图7为衰减补偿后
SSTDR
实际相关运算波形图
[0029]图8为变频法定位
300
米开路故障实验波形图
。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例和附图对本专利技术进行清楚完整的描述
。
[0031]实施例1[0032]本实施例提供一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0033]S1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，其特征在于，包括：选取用于故障检测的扩频序列，确定扩频码中心频率和扩频码长度，生成
m
序列；根据检测条件确定
SSTDR
检测信号最高中心频率，通过
bpsk
调制产生
SSTDR
检测信号；根据实际检测对象，结合最大检测长度与
SSTDR
检测信号频率衰减规律，确定
SSTDR
检测信号最低中心频率；调整扩频码中心频率，生成若干中心频率由高到低的
SSTDR
检测信号，并依据
SSTDR
检测信号频率衰减规律确定不同频率对应的最大检测长度
、
检测盲区；生成低频正弦信号作为低频故障诊断信号；将低频故障诊断信号耦合至待测线缆中并耦合接收，对线缆进行故障诊断；若诊断出故障，按照中心频率由高到低的顺序，依次将
SSTDR
检测信号耦合至待测线缆中，接收反射信号，并根据信道频率衰减规律，对反射信号进行衰减补偿，通过相关运算后的反射波头判断故障距离，直至定位出故障位置
。2.
如权利要求1所述的通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，其特征在于，所述根据检测条件确定
SSTDR
检测信号最高中心频率，包括：根据
AD
转换的最高时钟频率，确定一个正弦波周期最少需采样点数，计算
SSTDR
检测信号最高中心频率
。3.
如权利要求1所述的通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，其特征在于，所述根据实际检测对象，结合最大检测长度与
SSTDR
检测信号频率衰减规律，确定
SSTDR
检测信号最低中心频率，包括：根据实际检测对象，通过仿真或实验得到
SSTDR
检测信号频率衰减规律，预估最大检测长度下的
SSTDR
检测信号最低中心频率
。4.
如权利要求1所述的通过变频技术实现宽范围电缆在线故障诊断与定位的方法，其特征在于，所述调整扩频码中心频率，生成若干中心频率由高到低的
SSTDR
检测信号，包括：通过直接数字合成方法降低调制正弦波频率，每次将读取步长增加两倍，将原始信号频率按2n
的比例降低，生成若干频率由高到低的正弦波，其频率分别为
f1、f2、f3…
f
n
；调整
m
序列码片频率与调制正弦波频率相同；经
BPSK
调制后生成若干中心频率与调制正弦波频率相同的
SSTDR
检测信号，其中心频率为
f1、f2、f3…
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，徐昊，陈洪圳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：