[发明专利]一种基于经验包络法EE的电缆长度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆长度测量领域，具体涉及一种基于经验包络法EE的电缆长度及故障点测量方法。

背景技术

目前，电缆长度以及故障测量的方法包括电桥法、脉冲电压法、脉冲电流法、二次脉冲法等。

电桥法缺点是不适用于高阻故障、闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥里电流很小，一般灵敏度的仪器，很难探测；电桥法的另一缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料，当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同的电缆组成时，还要进行换算，电桥法还不能测量三相短路或断路故障。随着新技术的不断进步，现在现场上电桥法用得越来越少。

脉冲电压法的缺点主要有：仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串入，造成仪器损坏，安全性差；在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电阻或电感以产生电压信号，增加了接线的复杂性，且降低了电容放电时加在故障电缆上的电压，使故障点不容易击穿；在故障放电时，特别是进行冲闪法测试时，分压器藕合的电压波形变化不尖锐，难以分辨。

脉冲电流法存在盲区，有时波形不够明显，需要靠人为判断，仪器误差较大。

二次脉冲法的缺点是：所用仪器较多；由于故障点电阻要降到很小的数值，如果故障点受潮严重，故障点击穿过程较长，测试时间相应增加；故障点维持低阻状态的时间不确定，施加二次脉冲的控制有难度。

近年来，随着行波理论的不断完善和小波变换、数学形态学等理论的不断发展，脉冲行波测距技术得到了较快发展，但是因为电缆的距离比较短又埋于地下，行波传播过程更为复杂，要达到几米的精确测距，需要克服更多的困难。同时小波变换主要基于傅里叶分析，不可避免具有傅里叶分析的局限性。

通过以上分析，我们可以得知在测距原理上存在的问题：一般性质的长导线，无法承受上述一些故障测试方法所加的高电压。若在低压电力电缆上用高压电桥法、脉冲直流法、冲击法来进行测距，都可能产生损坏。

在现有的技术和产品中，有几个技术难点还没有得到彻底解决。

第一个问题是盲区问题，当在测量点附近发生故障时，由于入射波与反射波之间的重叠，使第一个反射波无从识别。第二个问题是反射波到达时间的问题，由于行波是一种全频域信号，在导线中传输的过程中将发生衰减，而且不同频率的信号其衰减程度和速度也不同，频率越高，传播速度越快，其衰减也越严重，导致行波波形在传播过程中产生扭曲、变形，以哪一点作为反射波到达的时刻，将直接影响测距的精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种基于经验包络法EE的电缆长度及故障点测量方法，通过采用低压脉冲法，避免了对电缆的损害，通过控制脉冲宽度，避免入射波和反射波重叠，并且能够精确测定反射波到达的时刻，从而精确测定电缆长度及故障点位置。

本发明提供的一种基于经验包络法EE的电缆长度测量方法，应用于包括显示器、计算机数据处理模块、单片机、控制面板和脉冲发射装置的测量系统中，包括如下方法：

单片机接受控制面板上的按键输入命令，控制脉冲发射装置发出低压脉冲行波；

进一步，单片机接收传回的反射波，通过处理将离散数据传送给计算机数据处理模块；

进一步，计算机数据处理模块采用经验模态分解EMD和经验包络法EE确定反射波到达的时间；

所述的经验模态分解EMD步骤如下：

输入原始信号s(t)，根据原始信号s(t)的所有局部极值点，计算出包络线均值为m。

将包络线均值为m从原始信号s(t)中分离出去，得到h＝s(t)-m。

确定原始信号s(t)的所有局部极值点，用三次样条曲线将局部极大值点拟合成上包络线，将局部极小值点拟合成下包络线，取上下包络线均值为m。

判断h是否满足固有模态函数IMF条件，若不满足，将h作为输入信号s(t)，重复上述步骤，若满足，执行下一步。

得到c＝h做为一个固有模态函数IMF分量，将c从s(t)中分离出来得到r，即r＝s(t)-c。

判断r是否满足终止条件，若不满足，将r作为输入信号s(t)，重复上述步骤，若满足，计算结束。

所述的经验包络法EE的步骤如下：

输入固有模态函数IMF的单分量信号x(t)，

判断单分量信号x(t)是否为FM信号，若不是，对单分量信号x(t)进行经验调幅调频AM-FM分解，得到FM部分的F(t)，若是直接对F(t)求导，得到F'(t)。