[发明专利]一种基于频率响应的电缆故障定位系统

说明书

一种应用于同轴电缆的通过阻抗、相位谱数据分析提取出电缆运行状态相关信息，进而实现电缆故障定位的算法，属于电缆故障诊断领域。阻抗分析仪适用于元件和电路有效阻抗测量和分析的集成解决方案，具有测试频率范围广，测试精度高等优点。但是也存在固有缺陷：无法实现现场测试且易受外界干扰。本发明以广义性正交理论为基础，提出一种基于核函数算子的积分变换算法，实现对电缆故障的精确定位，以此算法设计现场便携式阻抗扫频分析仪，可以精确定位电缆故障所在位置，且具有基于LABVIEW的易用操作界面。

技术领域

一种应用于同轴电缆的通过阻抗、相位谱数据分析提取出电缆运行状态相关信息，进而实现电缆故障定位的算法，属于电缆故障诊断领域。具体涉及通过同轴电缆的阻抗、相位谱数据分析提取出电缆运行状态相关信息，以广义性正交理论为基础，提出一种基于核函数算子的积分变换算法，实现对电缆故障的精确定位。

背景技术

在传统的频域法诊断电缆故障中采用傅里叶反变换（IFFT）算法较多，傅里叶反变换等传统算法存在运算量大，对数据处理精度低等问题。基于核函数算子的积分变换算法，提升了算法运算能力，提高了软件对数据处理的精度和速度，能够对电缆故障进行精确定位，提升硬件整体性能。目前针对电缆故障的检测手段以行波法为主，常见方法有脉冲电流测试法(impulse current experimentation，ICE)、时域反射法(time domainreflectometry，TDR)。ICE 法虽能检测电缆高阻故障，但需施加高压将故障点击穿，且其测试精度极易受到外界电磁干扰的影响。而TDR法是一种无损测试方法，因其测试设备便携被广泛应用于电缆故障检测中。TDR 法通过入射脉冲信号与反射脉冲信号的时间差实现电缆故障定位，但由于所注入脉冲信号的高频信号成分较少、信号传播过程中衰减和色散效应、现场电磁干扰的影响，使得TDR法的测试精度较低。现今，逐步兴起的频域反射法(frequency domain reflectometry，FDR) 因采用扫频信号，入射波的高频成分较多，使其在定位方面比传统的TDR法更具优势。虽已有学者运用 IFFT算法在电缆故障定位上进行探究，但是由于算法存在一定的局限性，且易于受外界电磁波的干扰，定位误差很大。 要实现对电缆故障类型精确定位，必定要发明一种对电缆故障进行精确定位的方法。

发明内容

为了保障电缆安全稳定地运行，精确定位电缆故障，本发明基于广义性正交理论，提出了一种基于核函数算子的积分变换算法，实现对电缆故障的精确定位。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种应用于定位电缆故障位置的算法，其特征在于：以广义性正交理论为基础，是一种基于核函数算子的积分变换。算法过程如下。

电缆的一次传播参数包括单位长度的电阻R₀，单位长度的电感L₀，单位长度的电容C₀，单位长度的电导G₀，计算公式为：

。

电缆的二次传播参数包括波阻抗Z₀和传播常数γ，计算公式为：

。

电缆在位置x处的电压和电流分别为：

。

长度为l的电缆在位置x处的阻抗为：

。

进一步地，所述电缆频域特性计算方法如下。