[发明专利]电缆多点软故障的故障程度评估方法及系统

说明书

电缆多点软故障的故障程度评估方法及系统，解决了现有技术无法对电缆多点软故障的故障程度的进行准确评估的问题，本发明包括：输入待测电缆的S参数，确定待测电缆阻抗突变位置和数量，及阻抗突变位置在单一阻抗微变点条件下的散射参数矩阵，建立散射参数的数据集d表示单一阻抗微变点的阻抗变化程度；利用对S参数进行数据拟合，并计算拟合后的数值与实测S参数的误差，当误差超过设置的范围，改变d值进行下一次迭代，当误差在范围内，确定待测电缆中单一阻抗微变点条件下的散射矩阵特征S_i；根据S_i推导各个单一阻抗微变点处的反射系数，结合电缆的固有特征阻抗，计算各阻抗突变段的特征阻抗值。

技术领域

本发明涉及一种电缆多点软故障的故障程度评估方法及系统，属于电缆软故障检测技术领域。

背景技术

电缆作为现代社会中信息和能量传输的重要载体，广泛应用于通信，电力传输，自动控制等领域。随着整个社会电气化和信息化程度的加深，电缆的使用量和使用场景也越来越广泛，以电缆和连接器构成的电气互联系统(EWIS)已经成为飞机、高铁列车组、汽车以及船舶等现代装备的重要子系统，负责装备中各子部分的能量与信号联通，EWIS的可靠性关乎整个系统和装备的安全性。而EWIS中的电缆常常敷设于管道内部，依据现有技术对其检测维护起来十分困难，其可靠性性难以得到有效保证。

EWIS中电缆的故障是一个长期的演化过程，往往是从电缆的擦伤和局部老化发展而来的，这一演化过程可能会持续数年之久，而一旦发展为硬故障将会立即引起系统故障甚至停机，造成严重的后果。电缆的故障可分为硬故障与软故障两种，硬故障包括短路与断路，其特点是立即引发系统故障，危害性强；软故障则不会立即产生严重后果，但是会进一步演化为硬故障，主要表现包括绝缘老化，外力挤压，擦伤等，是电缆安全运行的主要威胁。因此我们希望在电缆早期软故障的演化过程中对其故障程度进行准确评估，及时排除故障隐患，保证系统的可靠安全运行。

经过多年的技术发展，现在对电缆硬故障的定位与检测已经不存在困难，对于电缆早期软故障的检测也取得了长足的进步，但对早期软故障的检测只能实现对故障的检出，对故障程度的准确评估还存在困难。电缆故障程度是通过其故障处阻抗相比于电缆固有特征阻抗的变化率来表征的，目前故障程度的评估方法主要以反射法为主。使用时域反射法(TDR)时，脉冲发生器向待测电缆注入脉冲信号，然后使用高速数据采集卡记录入射信号和反射信号的信息，然后通过故障处对注入信号的反射强度来评估故障程度，但该方法仅在故障程度较大的情况下可行，当故障程度较低，电缆的阻抗变化率低，对信号的反射弱，同时反射信号受到衰减和背景噪声的影响，无法提取有效信息，最终导致无法实现故障程度的评估。因此急需一种新的技术方法来实现电缆故障程度的评估，在实际工程应用中，故障点往往是多发的，即一根电缆上存在不同位置的多个软故障点。从实际工程应用的需求出发，希望可以在软故障刚出现，故障程度微弱的情况下实现故障程度的评估，同时该方法还要具备对多个软故障点的故障程度评估。

发明内容

针对现有技术无法对电缆多点软故障的故障程度的进行准确评估的问题，本发明提供一种电缆多点软故障的故障程度评估方法及系统。

本发明的一种电缆多点软故障的故障程度评估方法，所述方法包括：

步骤一、输入待测电缆的S参数；

步骤二、根据S参数确定待测电缆阻抗突变位置和数量，并确定阻抗突变位置在单一阻抗微变点条件下的散射参数矩阵并建立散射参数的数据集，i表示电缆中单一阻抗微变点的序号，d表示单一阻抗微变点的阻抗变化程度；

步骤三、利用步骤二建立的数据集对实测的S参数进行数据拟合，并计算拟合后的数值与实测S参数的误差，当误差超过设置的误差范围，改变d值进行下一次迭代，当误差在允许范围内，确定待测电缆中各阻抗突变位置的散射参数作为单一阻抗微变点条件下的散射矩阵特征S_i；