一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统及方法，包括SSTDR模块、双向定向耦合器模块、初始电缆数据库建立模块和数据对比模块；还包括波形控制模块和大数据分析模块。本发明专利技术根据扩展频谱的时域反射技术，加以结合大数据的分析、挖掘，可实现对分叉电缆拓扑结构的识别并且实时监测电缆各分支的状况。当铁路电缆出现故障时，能快速、高精度地进行故障定位，有效避免铁路运行中电缆故障的事故发生。本发明专利技术广泛应用与铁路车站等大量布设拓扑结构电缆的场所。设拓扑结构电缆的场所。设拓扑结构电缆的场所。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及时域反射领域，尤其是一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统及方法。

技术介绍

[0002]电缆主要用于传输电力，随着信息化建设的日益完善，对电力的需求也水涨船高。
[0003]电缆一般布设于地下，因此在电缆发生故障时无法直接观察到，而是需要专门的电缆故障检测方法检测故障位置在电缆中所处的位置。
[0004]在铁路系统中，电缆通常采用拓扑结构布设，即一条电缆存在多个分支，末端与多个终端连接。在电缆发生故障时，由于拓扑结构会导致对电缆故障的定位不准确，因此不能采用传统的针对单条电缆所采用的电缆故障检测方法检测铁路电缆的故障。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统及方法。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统，包括以下模块：SSTDR模块、双向定向耦合器模块、初始电缆数据库建立模块和数据对比模块；
[0007]所述SSTDR模块用于产生测试信号；
[0008]所述双向定向耦合器模块用于将所述测试信号注入分叉电缆，并对分叉电缆产生的反射信号进行采样；
[0009]所述SSTDR模块还用于将所述反射信号转换为多组二维数据流，所述二维数据流与电缆每单位长度距离的反射强度相关；
[0010]所述初始电缆数据库建立模块用于根据生成的电缆初始状态二维数据流建立基准数据，并将所述基准数据储存于初始电缆数据库中；
[0011]所述数据对比模块用于将所述二维数据流与所述基准数据进行比对，确定电缆工作状态及发生故障时的故障距离。
[0012]进一步地，所述SSTDR模块，包括以下子模块：序列产生子模块、信号调制子模块；
[0013]所述序列产生子模块用于生成扩频检测数字信号，所述扩频检测数字信号包括M序列信号和混沌序列信号；
[0014]所述信号调制子模块用于将所述扩频检测数字信号转换为测试信号。
[0015]进一步地，所述SSTDR模块还包括以下子模块：自适应噪声对消子模块、信号处理子模块；
[0016]所述自适应噪声对消子模块用于滤除所述反射信号中的噪声；
[0017]所述信号处理子模块用于根据互相关算法，计算形成二维数据流。
[0018]进一步地，所述将所述二维数据流与所述基准数据进行比对，具体包括：
[0019]将二维数据流与基准数据逐点相减，获得点差；
[0020]筛选出大于预设噪声门限的点差，确定点差中的极大值与极小值；
[0021]将所述极大值与极小值分别取绝对值，确定极大值与极小值的绝对值中信号幅值最大者为电缆的故障位置。
[0022]进一步地，所述数据比对模块还用于确定电缆故障的具体类型，确定故障类型的步骤包括：
[0023]获取故障位置的实时二维数据；
[0024]将获取的实时二维数据与基准数据比较；
[0025]当实时二维数据大于基准数据时，判断为短路故障；
[0026]当实时二维数据小于基准数据时，判断为断路故障。
[0027]进一步地，还包括波形控制模块，所述波形控制模块用于对SSTDR模块进行波形控制。
[0028]进一步地，还包括大数据分析模块；
[0029]所述大数据分析模块用于记录SSTDR模块、双向定向耦合器模块、初始电缆数据库建立模块和数据对比模块的执行结果，并根据所述执行结果建立大数据平台；
[0030]所述大数据平台用于实时分析、检测电缆的工作状态和工作环境的变化，并对电缆故障进行实时预警。
[0031]本专利技术还提供了一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测方法，包括以下步骤：
[0032]产生测试信号；
[0033]将所述测试信号注入分叉电缆，并对分叉电缆产生的反射信号进行采样；
[0034]将所述反射信号转换为多组二维数据流，所述二维数据流与电缆每单位长度距离的反射强度相关；
[0035]根据生成的电缆初始状态二维数据流建立基准数据，并将所述基准数据储存于初始电缆数据库中；
[0036]将所述二维数据流与所述基准数据进行比对，确定电缆工作状态及发生故障时的故障距离。
[0037]进一步地，还包括以下步骤：
[0038]对测试信号和反射信号进行波形控制。
[0039]进一步地，还包括以下步骤：
[0040]记录各步骤的执行结果，并根据所述执行结果建立大数据平台；
[0041]实时分析、检测电缆的工作状态和工作环境的变化，并对电缆故障进行实时预警。
[0042]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开的一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统及方法，根据扩展频谱的时域反射技术，加以结合大数据的分析、挖掘，可实现对分叉电缆拓扑结构的识别并且实时监测电缆各分支的状况。当铁路电缆出现故障时，能快速、高精度地进行故障定位，有效避免铁路运行中电缆故障的事故发生。
附图说明
[0043]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。
[0044]图1是一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统的系统框图；
[0045]图2是经反射信号转换得到的二维数据流示意图；
[0046]图3是故障位置二维数据与基准数据比较的示意图。
具体实施方式
[0047]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0048]本实施例描述了一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统的组成，如图1所示，主要包括SSTDR模块、双向定向耦合器模块、初始电缆数据库建立模块和数据对比模块。
[0049]SSTDR(Spread Spectrum Time
‑
Domain Reflectometry，扩频时域反射)模块主要包括序列产生子模块、信号调制子模块、自适应噪声对消子模块和信号处理子模块。其中，序列产生子模块和信号调制子模块主要用于产生测试信号，自适应噪声对消子模块和信号处理子模块主要用于将电缆的反射信号转换为多组二维数据流。
[0050]序列产生子模块可产生白噪声均值为零的M序列信号或混沌序列信号，序列的点数最大可达1024点；因此产生的扩频检测数字信号不会干扰电缆的传输，同时对噪声具有较高的抵抗力。
[0051]信号调制子模块可对扩频检测数字信号进行调制，使用包括BPSK(Binary phase shift keying，二进制移相键控)在内的信号调制方式将调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统，其特征在于，包括以下模块：SSTDR模块、双向定向耦合器模块、初始电缆数据库建立模块和数据对比模块；所述SSTDR模块用于产生测试信号；所述双向定向耦合器模块用于将所述测试信号注入分叉电缆，并对分叉电缆产生的反射信号进行采样；所述SSTDR模块还用于将所述反射信号转换为多组二维数据流，所述二维数据流与电缆每单位长度距离的反射强度相关；所述初始电缆数据库建立模块用于根据生成的电缆初始状态二维数据流建立基准数据，并将所述基准数据储存于初始电缆数据库中；所述数据对比模块用于将所述二维数据流与所述基准数据进行比对，确定电缆工作状态及发生故障时的故障距离。2.根据权利要求1所述的一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统，其特征在于，所述SSTDR模块，包括以下子模块：序列产生子模块、信号调制子模块；所述序列产生子模块用于生成扩频检测数字信号，所述扩频检测数字信号包括M序列信号和混沌序列信号；所述信号调制子模块用于将所述扩频检测数字信号转换为测试信号。3.根据权利要求1所述的一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统，其特征在于，所述SSTDR模块还包括以下子模块：自适应噪声对消子模块、信号处理子模块；所述自适应噪声对消子模块用于滤除所述反射信号中的噪声；所述信号处理子模块用于根据互相关算法，计算形成二维数据流。4.根据权利要求1所述的一种基于扩频时域反射的分支电缆故障检测系统，其特征在于，所述将所述二维数据流与所述基准数据进行比对，具体包括：将二维数据流与基准数据逐点相减，获得点差；筛选出大于预设噪声门限的点差，确定点差中的极大值与极小值；将所述极大值与极小值分别取绝对值，确定极大值与极小值的绝对值中信号幅值最大者为电缆的故障位置。5.根据权利要求1所述的一种基于扩频时域反...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛瑞民，张学诚，张恩泉，梅建军，裴世雄，
申请(专利权)人：广州赛力迪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：