【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及故障定位，尤其涉及一种电缆故障定位的回波信号重构方法及系统。
技术介绍
1、在现代轨道交通系统中，电缆作为传输电力和信号的关键介质，扮演着至关重要的角色。轨道列车的正常运行离不开电缆的稳定和高效运作。这些电缆不仅用于传输高电压电力以驱动列车，还用于传输各类控制信号和通讯数据。电缆的质量和性能直接影响到列车的运行安全性和可靠性。因此，确保电缆的健康状态不仅是为了维护列车的运行效率，更是为了保障乘客的安全和列车的长期稳定运营。为了实现这一目标，对电缆的日常维护和故障检测显得尤为重要。
2、电缆的质量和性能关乎到轨道列车的稳定和高效运作，电缆故障可能导致列车运行中断甚至引发安全事故。电缆故障的原因多种多样，包括外部环境影响、机械损伤、绝缘老化、过载等。常见的故障类型主要有短路、断路、接地故障和绝缘破损等。这些故障不仅影响电缆本身的性能，还会对轨道列车的运行造成严重威胁，因此，对电缆进行及时有效的故障检测和定位显得尤为重要。
3、在轨道列车电缆故障定位的方法中，行波法因其在长距离电缆故障定位中的显著效果而受到关注。行波法通过利用在电缆中传播的电磁波来定位故障点，不同故障类型产生的回波信号极性不同，通过分析回波信号可以判断相应的故障类型。在电缆发生故障时，注入电缆的电磁波遇到故障点会产生反射，形成回波信号，通过测量这些信号的传播时间差和特征，可以确定故障点的位置和类型。
4、现有技术中，公开号为cn100538380c所提出的基于人工神经网络模型的电缆故障在线测距方法，通过电流互感器和电压
5、公开号为cn110514959b所提出的一种考虑电缆衰减特性的fdr故障定位方法，系统包括信号产生、信号分离、信号处理和显示模块。通过确定扫频入射信号的频率带宽和幅值，发射并采集反射信号，处理得到电缆反射系数频谱和位置信息，实现长距离电缆的精确故障定位；虽然在长距离电缆故障定位中表现良好，但对于轨道列车使用的短距离电缆，其实时性较差，难以快速响应。此外，系统复杂，信号处理和显示模块成本较高。
6、传统的行波法主要用于长距离电缆（几公里至几十公里）的故障检测，而轨道列车的电缆长度相对较短（几十米），为了在短距离电缆上实现精确定位，行波法需要进行相应的技术升级。具体来说，需要提高脉宽精度，通常要求达到几纳秒到十几纳秒的水平，以确保定位的准确性。
7、轨道列车电缆故障定位的过程中，回波信号的衰减问题是一个重要挑战。由于轨道列车的线束电缆通常是多条电缆捆绑在一起，这种结构导致电缆之间存在互感作用，影响脉冲信号的传播和回波信号的质量，ns级窄脉冲的高频率信号在多电缆捆绑结构中衰减严重的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、专利技术目的：提供一种电缆故障定位的回波信号重构方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
2、技术方案：一种电缆故障定位的回波信号重构方法，包括：获取测量的脉冲信号；利用预设算法对所述脉冲信号进行拟合，以获得脉冲电源输出信号 u0（ t）、故障电缆回波信号 ub（ t）和相同路径无故障电缆回波信号 u1（ t）；对所述脉冲电源输出信号 u0（ t）、所述故障电缆回波信号 ub（ t）和所述相同路径无故障电缆回波信号 u1（ t）三个时域信号进行傅里叶变换，以获得相应的频域信号 u0（ f）、 ub（ f）、 u1（ f）；根据 u0（ f）、 u1（ f）以相同路径无故障电缆回波时间 d，计算出脉冲信号在电缆内部传播衰减系数 α（ f）；根据所述衰减系数 α（ f），计算单位信号传递到电缆不同接受时间 zn的信号衰减频域传递函数 g（ f，zn）；对所述频域传递函数 g（ f，zn）进行反傅里叶变换，获得不同位置的时域传递函数 g（ t，zn）；计算出含有不同位置的传递函数矩阵 g（ t，z）；将所述故障电缆回波信号 ub（ t）与所述传递函数矩阵 g（ t，z）做矩阵运算，以获得重构信号 ub0（ t）。
3、作为优选，利用预设算法对所述脉冲信号进行拟合，以获得脉冲电源输出信号 u0（ t）、故障电缆回波信号 ub（ t）和相同路径无故障电缆回波信号 u1（ t），包括：
4、利用双指数函数对采集的脉冲信号进行拟合，以获得脉冲电源输出信号 u0（ t）、故障电缆回波信号 ub（ t）、相同路径无故障电缆回波信号 u1（ t）；
5、其中，所述双指数函数的表达式为：
6、
7、式中， u1、 u2、 τ1、 τ2分别为双指数函数的拟合参数。
8、作为优选，对所述脉冲电源输出信号 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，利用预设算法对所述脉冲信号进行拟合，以获得脉冲电源输出信号u0（t）、故障电缆回波信号ub（t）和相同路径无故障电缆回波信号u1（t），包括：
3.根据权利要求1所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，对所述脉冲电源输出信号u0（t）、所述故障电缆回波信号ub（t）和所述相同路径无故障电缆回波信号u1（t）三个时域信号进行傅里叶变换，以获得相应的频域信号u0（f）、ub（f）、u1（f），包括：
4.根据权利要求3所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，对所述脉冲电源输出信号u0（t）、所述故障电缆回波信号ub（t）和所述相同路径无故障电缆回波信号u1（t）三个时域信号进行傅里叶变换，以获得相应的频域信号u0（f）、ub（f）、u1（f），还包括：
5.根据权利要求4所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，根据u0（f）、u1（f）以相同路径无故障电缆回波时间d，计算出脉冲信号在电
6.根据权利要求5所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，根据所述衰减系数α（f），计算单位信号传递到电缆不同接受时间zn的信号衰减频域传递函数g（f，zn），包括：
7.根据权利要求6所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，对所述频域传递函数g（f，zn）进行反傅里叶变换，获得不同位置的时域传递函数g（t，zn）；计算出含有不同位置的传递函数矩阵G（t，z），包括：
8.根据权利要求7所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，将所述故障电缆回波信号ub（t）与所述传递函数矩阵G（t，z）做矩阵运算，以获得重构信号ub0（t），包括：
9.根据权利要求8所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，将所述故障电缆回波信号ub（t）与所述传递函数矩阵G（t，z）做矩阵运算，以获得重构信号ub0（t）之后，还包括：
10.电缆故障定位的回波信号重构系统，其特征在于，包括：
11.电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
12.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-9任一项所述的电缆故障定位的回波信号重构方法。
...【技术特征摘要】
1.电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，利用预设算法对所述脉冲信号进行拟合，以获得脉冲电源输出信号u0（t）、故障电缆回波信号ub（t）和相同路径无故障电缆回波信号u1（t），包括：
3.根据权利要求1所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，对所述脉冲电源输出信号u0（t）、所述故障电缆回波信号ub（t）和所述相同路径无故障电缆回波信号u1（t）三个时域信号进行傅里叶变换，以获得相应的频域信号u0（f）、ub（f）、u1（f），包括：
4.根据权利要求3所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，对所述脉冲电源输出信号u0（t）、所述故障电缆回波信号ub（t）和所述相同路径无故障电缆回波信号u1（t）三个时域信号进行傅里叶变换，以获得相应的频域信号u0（f）、ub（f）、u1（f），还包括：
5.根据权利要求4所述的电缆故障定位的回波信号重构方法，其特征在于，根据u0（f）、u1（f）以相同路径无故障电缆回波时间d，计算出脉冲信号在电缆内部传播衰减系数α（f），包括：
6.根据权利要求5所述的电缆故障...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹洪权，周炯，陈建海，
申请(专利权)人：中车南京浦镇车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：
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