电缆中间接头故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种电缆中间接头故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质。通过对反射系数实部采取离散傅里叶变换来分析并定位待检测电缆的中间接头，采用傅里叶变换对待检测电缆的首端的反射系数的实部进行处理，可有效解决傅里叶变换中产生栅栏效应的影响，以提高对原始数据分辨率，从而提高定位结果的准确性。采用加Dolph

【技术实现步骤摘要】
电缆中间接头故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质


[0001]本申请涉及电缆的中间接头缺陷识别
，更具体地说，涉及一种电缆中间接头故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]在现实生活中，由于生产或生活的需要，电缆在布线的时候会通过接头的方式将多个短的电缆连接成一整根电缆来工作。随着时间的推移，电缆的中间接头或局部发生缺陷导致电缆发生故障是常见的事情。例如电缆的铜屏蔽层腐蚀、绝缘劣化等均会造成电缆本身的物理电气参数的改变，继而改变电缆发生缺陷的部分的特性阻抗，使得电缆发生故障的部分形成一个阻抗不匹配的段。为了快速定位到电缆中的阻抗不匹配的段，人们研究了很多种测试方法。其中，时域反射法(time domain reflectometry，TDR)作为一种无损测量方法得到了广泛应用。时域反射法作为传统的行波定位方法，利用行波折反射原理对电缆局部缺陷进行定位，得到了广泛的应用与研究，但时域反射法的测试波形频率成分单一，高频含量较少，对微弱缺陷的识别度较差，仅能对严重故障和较短长度的电缆进行定位。
[0003]而频域反射法(frequency domain reflectometry，FDR)采用连续扫频信号进行处理，频率范围广，对电缆中微弱的缺陷部分的定位效果较好，因此也得到了广泛的研究。因此，在电缆缺陷识别中，可以运用频域反射法对电缆中微弱的缺陷部分进行了定位，但在对测试数据进行傅里叶变换处理时会造成一定的频谱泄漏及栅栏效应，信号频谱中各谱线之间相互影响，使测量结果偏离实际值，同时在谱线两侧其他频率点上出现一些幅值较小的假谱。导致定位识别度不佳。为此，有学者采用了Kaiser窗对数据进行处理，但Kaiser窗需对参数进行现场设置，测试过程较为繁琐，且旁瓣对定位主瓣有一定影响，导致电缆中的缺陷部分不易被识别。而电缆中间接头本身作为一个阻抗不匹配段，在接头与电缆本体连接处也会产生信号折反射现象，故难以通过单个定位图谱的结果判断其是否受损。
[0004]为此，亟需一种可以快速诊断电缆故障部分的方案，用于解决电缆故障定位中定位难的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种电缆中间接头故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质，用于解决电缆故障定位中定位难的问题。
[0006]一种电缆中间接头故障诊断的方法，包括：
[0007]利用预设的传输线模型计算待检测电缆的单位长度的电导和电容；
[0008]基于所述待检测电缆的单位电导和电容，利用预设的单接头传输模型分别计算高频条件下，所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗以及所述待检测电缆中的中间接头的传播常数及特性阻抗；
[0009]基于所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗，分别计算在所述待检测电缆中用户指定端点的反射系数及输入阻抗，并基于计算得到的各个端点的反射系数及
输入阻抗来计算所述待检测电缆首端的反射系数；
[0010]提取所述首端的反射系数的实部数据；
[0011]对所述首端的反射系数的实部数据进行傅里叶变换后再进行加Dolph
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Chebyshev窗处理，得到待检测电缆的中间接头的位置信息；
[0012]基于待检测电缆的中间接头的位置信息，确定所述待检测电缆的中间接头的信号衰减值，并基于所述信号衰减值确定待检测电缆中发生故障的中间接头的位置信息。
[0013]从上述技术方案可以看出，本申请的电缆中间接头故障诊断方法，可以预先设置好传输线模型、单接头传输模型，以便可以用来计算待检测电缆的单位电导和电容以及高频条件下，所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗以及所述待检测电缆中的中间接头的传播常数及特性阻抗。在设置好传输模型之后，可以利用传输线模型计算待检测电缆的单位电导和电容；在计算得到所述待检测电缆的单位电导和电容之后，可以基于所述待检测电缆的单位电导和电容，利用单接头传输模型分别计算高频条件下，所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗以及所述待检测电缆中的中间接头的传播常数及特性阻抗；在得到所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗后，可以用来分别计算在所述待检测电缆中用户指定端点的反射系数及输入阻抗。基于计算得到的各个端点的反射系数及输入阻抗来计算所述待检测电缆首端的反射系数；继而可以提取所述首端的反射系数的实部数据；电缆首端的反射系数包含了待检测电缆的中间接头的位置信息。为了更直观地得到所述待检测电缆的中间接头位置，可以对所述首端的反射系数的实部数据进行傅里叶变换后再进行加Dolph
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Chebyshev窗处理，从而可以得到待检测电缆的中间接头的位置信息。通过对反射系数实部采取离散傅里叶变换来分析并定位待检测电缆的中间接头，同时对原始数据进行补零的快速傅里叶(fast Fourier transform，FFT)插值算法对所述待检测电缆的首端的反射系数的实部进行处理，可以有效解决傅里叶变换中产生栅栏效应的影响，以提高对原始数据分辨率，从而提高定位结果的准确性。此外，相比于现有技术对首端的反射系数加Kaiser窗进行处理，本申请采用加Dolph
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Chebyshev窗处理，有效解决了傅里叶分析时存在的栅栏效应及频谱泄漏问题，可以更好地根据测量的结果的偏移来确定待检测电缆中的中间接头的位置信息。在得到待检测电缆的中间接头的位置信息后，可以基于待检测电缆的中间接头的位置信息，确定所述待检测电缆的中间接头的信号衰减值。一般来说，电缆的各个中间接头位置的信号衰减值随着各个中间接头相对于电缆首端的距离变化而呈现一定规律的衰减，基于所述信号衰减值可以确定待检测电缆中发生故障的中间接头的位置信息。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0015]图1为本申请实施例提供的一种实现电缆中间接头故障诊断方法的流程图；
[0016]图2为本申请实施例示例的一种对待检测电缆的反射系数的实部数据做插值算法处理后未加窗的定位结果的示意图；
[0017]图3为本申请实施例示例的一种对待检测电缆的测试数据进行加窗处理后得到的定位结果的示意图；
[0018]图4为本申请实施例示例的一种对待检测电缆在受潮处理后的极化介质损耗因素测试结果示意图；
[0019]图5为本申请实施例示例的一种对待检测电缆在受潮处理后的直流电导率的测试结果示意图；
[0020]图6为本申请实施例示例的一种待检测电缆的一个接头在正常条件和受潮条件下的加窗定位结果对比图；
[0021]图7为本申请实施例示例的一种对待检测电缆中多个接头无故障下的定位结果及幅值关系的示意图；
[0022]图8为本申请实例的一种对待检测电缆中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆中间接头故障诊断的方法，其特征在于，包括：利用预设的传输线模型计算待检测电缆的单位长度的电导和电容；基于所述待检测电缆的单位电导和电容，利用预设的单接头传输模型分别计算高频条件下，所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗以及所述待检测电缆中的中间接头的传播常数及特性阻抗；基于所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗，分别计算在所述待检测电缆中用户指定端点的反射系数及输入阻抗，并基于计算得到的各个端点的反射系数及输入阻抗来计算所述待检测电缆首端的反射系数；提取所述首端的反射系数的实部数据；对所述首端的反射系数的实部数据进行傅里叶变换后再进行加Dolph
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Chebyshev窗处理，得到待检测电缆的中间接头的位置信息；基于待检测电缆的中间接头的位置信息，确定所述待检测电缆的中间接头的信号衰减值，并基于所述信号衰减值确定待检测电缆中发生故障的中间接头的位置信息。2.根据权利要求1所述的电缆中间接头故障诊断方法，其特征在于，所述传输线模型的创建过程，包括：以单位长度下的电阻R，电感L，电导G和电容C作为电气参数搭建而成；其中，各参数关系式为：其中，各参数关系式为：其中，各参数关系式为：其中，μ0为真空条件下的磁导率；ω＝2πf为向待检测电缆注入的信号的角频率，其中，f为向待检测电缆注入的信号的频率；ρ
c
、ρ
s
分别表示该电缆的缆芯以及屏蔽层的电阻率；r
s
为电缆的屏蔽层内半径，r
c
为缆芯半径；σ为电介质的电导率、ε为电介质的介电常数。3.根据权利要求1所述的电缆中间接头故障诊断方法，其特征在于，所述单接头传输模型的创建过程，包括：设待检测电缆的长度为l，v为待检测电缆中参考信号传播的波速，待检测电缆在绝缘状态下的传播常数为γ0，特性阻抗为Z0，待检测电缆中的中间接头的传播常数为γ
n
，特性阻抗Z
n
；以待检测电缆的首端为原点，指向待检测电缆的末端为正方向建立参考坐标系；其中，待检测电缆的传播常数和特性阻抗计算公式分别为：
γ
n
(ω)＝α(ω)+jβ(ω)；其中，在高频条件下，待检测电缆的特性阻抗视为定值，计算公式为：其中，R为单位长度的电阻；L为单位长度的电感；G为单位长度的电导；C为单位长度的电容；j为虚部；α(ω)表示电缆的衰减常数；表示电缆的相位常数。4.根据权利要求1所述的电缆中间接头故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述待检测电缆在绝缘状态下的传播常数、特性阻抗，分别计算在所述待检测电缆中用户指定端点的反射系数及输入阻抗，包括：根据以下公式分别计算所述待检测电缆的各个端点的反射系数和输入阻抗；其中，各个端点的反射系数和输入阻抗的计算公式为：其中，各个端点的反射系数和输入阻抗的计算公式为：其中，Γ
a
为在所述待检测电缆中用户指定的端点中距离所述待检测电缆首端的距离为l
a
的端点的反射系数；Z
la
为在所述待检测电缆中用户指定的端点中距离所述待检测电缆首端距离为l
a
的端点的输入阻抗；Z0为所述待检测电缆在绝缘状态下的特性阻抗；l为所述待检测电缆的长度；l
a
为在待检测电缆中用户指定的距离为l
a
的端点到待检测电缆首端的长度；基于此，所述基于计算得到的各个端点的反射系数及输入阻抗来计算待检测电缆首端的反射系数，包括：结合计算得到的各个端点的反射系数，电缆首端的反射系数计算公式为：其中，Γ(ω)表示待检...

【专利技术属性】
技术研发人员：何嘉兴，方健，张敏，杨帆，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：