【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电缆故障诊断和定位，具体涉及一种基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法。
技术介绍
1、随着电力系统的发展，电缆作为传输电能的载体被大范围敷设。在电缆服役期间，由于绝缘老化变质、过热、过电压、机械损伤、腐蚀、受潮等原因，会产生各种故障。电缆埋设在地下，很难直接观察到故障点，利用输入阻抗谱可以进行故障诊断，利用阻抗分析仪获取电缆的输入阻抗谱，对输入阻抗谱进行分析可以得到电缆的运行状态以及相位，通过与正常输入阻抗谱比较分析峰值差异，得到故障点和故障类型。但是，输入阻抗谱只能大致定位故障点，定位精度可能受到限制。而长距离电缆和高压电缆通常具有复杂结构，包括不同类型的绝缘材料、屏蔽层、导体等，这些结构导致电缆的故障类型变得更加复杂，使得输入阻抗谱的分析和解释变得困难，因此基于输入阻抗谱故障诊断在长距离、高压电缆中的定位精度有待提高。
2、现有的电缆故障诊断缺乏完整的故障判据，目前常用时域反射法(tdr)和频域反射法(fdr)对故障状态进行评估，时域反射法通过注入脉冲高频信号，对入射信号和返回信号的时间进行对比从而实现故障诊断，这种方法精度较低；频域反射法主要通过扫频信号，利用反射系数谱进行诊断，高频成分含量较多，对采样点要求较高，较难推广。目前，对于输入阻抗谱的电缆故障诊断大多在时域内进行分析，会引入噪声干扰，而在频域上的分析又存在技术困难，因此基于时域的输入阻抗谱分析对于电缆故障的精确定位有一定局限性，导致输入阻抗谱无法应用于长距离、高压电缆的故障诊断中。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术拟解决的技术问题是，提出一种基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法。
2、本专利技术解决所述技术问题采用如下的技术方案：
3、一种基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法，其特征在于，该方法包括以下内容：
4、根据电缆的传输线模型，得到首端输入阻抗，并将首端输入阻抗从时域转换到频域上；
5、构造首端输入阻抗积分函数为：
6、
7、式中，为首端输入阻抗频域函数，为输入阻抗的积分算子，rh为故障前的传播系数，rd为故障后的传播系数，ld为故障距离，x为当前位置到传输线首端的距离，为埃尔米特-高斯算子，fup、flow分别为频率f的上、下限，l为电缆总长度；
8、根据首端输入阻抗积分函数获取故障和正常状态下的首端输入阻抗积分，得到首端输入阻抗积分比例va(x)；当va(x)＝1时，代表无故障，否则代表有故障；
9、
10、式中，fd(x)和fh(x)分别为故障与正常状态下的首端输入阻抗积分；
11、经过反演推算，得到首端输入阻抗与故障点位置的关系如式(12)所示，根据首端输入阻抗得到故障距离即可得到故障点位置；
12、
13、式中，z0为特征阻抗，zl为电缆末端输入阻抗，γl为电缆末端的反射系数，la为故障距离。
14、进一步的，在反演推算故障点位置过程中，以位于电缆首端的电源为原点，指向电缆末端为正方向，建立直角坐标系；首先，电缆末端输入阻抗以负载，计算故障距离la处的首端输入阻抗
15、
16、式中，γ1为故障距离la处的反射系数；
17、再以为负载，计算故障距离lb处的首端输入阻抗；
18、
19、式中，γ2为故障距离lb处的反射系数；
20、再以zlb(x)为负载，计算下一个故障距离处的首端输入阻抗，以此类推，得到首端输入阻抗与故障点之间的关系为：
21、
22、式中，γi为故障距离li处的反射系数，为故障距离li处的首端输入阻抗；
23、当电源在高频时，其中，l0、c0为电缆单元的等效电感和等效电容；当l→∞时，电缆故障段近似为一个点，得到式(12)的首端输入阻抗与故障点位置的关系。
24、进一步的，电缆的传输线模型为：
25、
26、式中，v(x)、i(x)为传输线距离首端x处的电压和电流，r0和g0分别为电缆单元的等效电阻和等效电导；
27、首端输入阻抗表示为：
28、
29、式中，zl(x)为首端输入阻抗时域函数；γ＝α+βj，α为衰减系数，β为相移常数。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、引入具有正交性、抗干扰性强的埃尔米特-高斯算子将首端输入阻抗由时域转换到频域上，并构建首端输入阻抗积分函数，将故障与正常状态下的首端输入阻抗积分之比作为故障判据，弥补了现有技术基于输入阻抗谱技术的诊断精度不足，同时全面反映了电缆的故障类型。对故障点反演计算，考虑到传输线长度问题，推出了故障点位置与首端输入阻抗之间的关系，已知首端输入阻抗，即可精准、快速的定位故障点，适用于长距离、高频电缆的故障定位，对电力系统安全稳定运行具有重要意义。
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1.一种基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法，其特征在于，该方法包括以下内容：
2.根据权利要求1所述的基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法，其特征在于，在反演推算故障点位置过程中，以位于电缆首端的电源为原点，指向电缆末端为正方向，建立直角坐标系；首先，电缆末端输入阻抗以负载，计算故障距离la处的首端输入阻抗
3.根据权利要求1或2所述的基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法，其特征在于，电缆的传输线模型为：
【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法，其特征在于，该方法包括以下内容：
2.根据权利要求1所述的基于阻抗积分变换分析的电缆局部故障诊断方法，其特征在于，在反演推算故障点位置过程中，以位于电缆首端的电源...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静鹏，田磊，马驰，刘兆亮，李光杰，李伟，邵凡，肖学亮，庞世超，崔锡斌，刘桂洋，刘鹏达，田烁杰，李练兵，代亮亮，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司沂水县供电公司，
类型：发明
国别省市：
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