[发明专利]一种用于减小定位盲区提高分辨率的电缆故障定位系统

说明书

本发明公开了一种用于减小定位盲区提高分辨率的电缆故障定位系统，由超窄脉冲发生模块、阻抗匹配电路、脉冲信号检测模块和主控模块组成。超窄脉冲发生模块生成纳秒级超窄脉冲信号；阻抗匹配电路根据电缆特性阻抗调整装置输出阻抗；脉冲信号检测模块使用高带宽程控运放和高速模数转换器对窄脉冲信号进行采集；主控模块完成系统控制、数据处理，结合小波变换和互相关算法，对原始数据进行降噪、非线性误差补偿和反射波波头识别。可降低近端测试盲区，减少重影反射，提高故障定位分辨率，可远程联网有助于实现泛在电力设备物联网。

技术领域

本发明属于电缆故障测试领域，尤其涉及一种用于减小定位盲区提高分辨率的电缆故障定位系统。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，电力电缆由于具有优越的电气性能、便于敷设等优点，在当前电力网络中的应用越来越广泛。电力电缆铺设数量增加以及运行负荷和时间的不断增长，因电力电缆发生故障而引发的电力事故也越来越多。在电力电缆铺设时，一般都是将电缆直接埋入地下或放置于电缆沟中，且电缆有多层保护材料包裹，一旦故障发生，寻找故障点变得十分困难。利用脉冲时域反射原理可以实现电缆故障位置的无损检测，因此用于电缆故障定位的脉冲发生和检测装置在电缆故障定位中非常重要。

在电缆故障定位过程中，脉冲宽度直接关系到电缆故障定位的精度和测试盲区。脉冲宽度过大，导致测量时近端盲区增加，若在近端存在故障点，故障点反射直接被盲区覆盖，导致无法识别故障位置，同时由于脉冲宽度大，降低了故障识别定位精度；而使用纳秒级窄脉冲，可减小由于脉冲宽度带来的近端测试盲区，提高分辨率。传统的脉冲发生器多采用隧道二极管或雪崩晶体管产生所需脉冲。隧道二极管可产生短时脉冲，上升沿可达皮秒级别，但其产生的电压幅值仅为毫伏级别；利用晶体管的雪崩效应，可以在瞬间产生高速脉冲，多个雪崩晶体管串并联可以实现大功率脉冲输出，常用于固定脉宽的大功率脉冲的生成。同时，使用隧道二极管或雪崩晶体管产生的脉冲多为上升边沿较快而下降沿缓慢的单边脉冲，脉冲宽度较大，造成故障定位误差较大，而且实现调整脉冲宽度需要较为复杂的电路设计，无法依据被测电缆长度直接调整脉冲宽度。另外传统仪器在脉冲检测时多采用电阻直接分压对脉冲幅值进行衰减，而后使用三极管电压跟随器送入运放和模数转换电路，脉冲信号在此过程中高频失真较为严重，导致故障定位精度较低。

目前国内相关仪器多采用固定输出阻抗设计，无法根据电缆特性阻抗调整输出阻抗，当电缆中存在多个接头或多个故障点时，容易发生多次反射重影显示，造成故障点或接头位置的误判。另外，在故障定位方面，多数相关仪器采集数据后只进行简单的滤波处理，就直接进行故障波形显示，而故障距离依靠操作人员目测的方式进行计算，存在较大定位误差，同时，在进行长距离电缆故障定位时，由于电缆损耗的存在，脉冲反射信号微弱，很难直接通过目测方法进行定位。

综上所述，现有设备存在的问题是：脉冲发生电路较为复杂，且很难直接依据被测电缆长度产生宽度和幅值可调的纳秒级脉冲，导致电缆故障定位时近端盲区过大，分辨率低；脉冲检测电路带宽较低且无高频补偿，造成信号采集过程中失真严重；无法依据电缆特性阻抗调整装置输出阻抗，容易导致故障点的误判；不具备故障位置自动定位功能，目测法误差较大。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种用于减小定位盲区提高分辨率的电缆故障定位系统。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种用于减小定位盲区提高分辨率的电缆故障定位系统，由超窄脉冲发生模块、阻抗匹配电路、脉冲信号检测模块和主控模块四部分组成，其中：

超窄脉冲发生模块，由高频变压整流电路、MOSFET及其驱动电路、电容储能电路组成，用于超窄脉冲信号发生；利用数字逻辑电路结合电容储能式脉冲发生器原理生成超窄脉冲；

阻抗匹配电路，用于根据被测电缆特性阻抗调整装置的输出阻抗，将脉冲信号最大功率发送至被测电缆，减小脉冲失真，同时减少由于电缆中多个故障和接头引起脉冲信号的多次反射；