[发明专利]一种用于电力电缆的局部缺陷老化诊断评估方法

权利要求书

1.一种用于电力电缆的局部缺陷老化诊断方法，其特征在于，包括：

步骤S100、计算电力电缆首端的反射系数；

步骤S200、对所述电力电缆首端的反射系数进行处理，得到电力电缆各个局部缺陷的位置向量；

步骤S300、根据所述电力电缆各个局部缺陷的位置向量计算电力电缆各个局部缺陷参数；

步骤S400、根据所述电力电缆各个局部缺陷参数诊断评估所述电力电缆的局部缺陷老化程度；

其中，所述计算电力电缆首端的反射系数，包括：

设置矢量网络分析仪或阻抗分析仪的扫频范围和扫频点数N；

对所述电力电缆的输入阻抗Z_in(f)进行测试；

计算所述电力电缆首端的反射系数Γ_in(f)：

其中，f表示扫频频率点，Z₀表示电力电缆的特性阻抗；

其中，所述对所述电力电缆首端的反射系数进行处理，得到电力电缆各个局部缺陷的位置向量，包括：

根据转换函数f→t′将得到的Γ_in(f)进行转换得到t′域信号Γ_in(t′)，并对Γ_in(t′)进行加窗快速傅里叶变换处理得到Γ_in(t′)的频谱FFT[Γ_in(t′)]；

记录FFT[Γ_in(t′)]中信号幅值相较于周围区域存在畸变点的索引位置并构成索引向量[p₁,p₂,…,p_n]，满足0p₁p₂…p_n且FFT[Γ_in(t′)]中索引位置p_n点对应的信号幅值最大；

根据公式[l₁,l₂,…,l_n-1]＝[p₁,p₂,…,p_n-1]l/p_n计算得到各个局部缺陷位置向量[l₁,l₂,…,l_n-1]，

其中p_n表示第n个畸变点的索引位置，l_n-1表示计算得到的第n-1个局部缺陷的位置，l表示电力电缆的长度；

所述根据所述电力电缆各个局部缺陷的位置向量计算电力电缆各个局部缺陷参数，包括：

S310、令待分析局部缺陷位置l_c为位置向量[l₁,l₂,…,l_n-1]中的未进行分析的任意一个数值，然后利用公式Γ′_in(f)＝Real(Γ_in(f))·exp(2α(f)l_c)计算反射系数参数Γ′_in(f)，其中，Real(·)表示复数实部；exp(·)表示指数函数；α(f)表示电力电缆的衰减常数；

S320、利用转换函数f→t′将得到的Γ′_in(f)进行转换得到t′域信号Γ′_in(t′)，然后对Γ′_in(t′)进行加窗快速傅里叶变换处理得到Γ′_in(t′)的频谱FFT[Γ′_in(t′)]；

S330、记录FFT[Γ′_in(t′)]中局部缺陷位置l_c处的信号强度A_c，然后利用公式Γ′_c1(f)＝Γ′_in(f)-A_c·cos(4πl_cf/v(f))/F_w和Γ′_c2(f)＝Γ′_in(f)+A_c·cos(4πl_cf/v(f))/F_w计算得到Γ′_c1(f)和Γ′_c2(f)，其中，cos(·)表示余弦函数；v(f)表示电力电缆的相速度，F_w表示对应窗函数的直流分量大小；

S340、利用转换函数f→t′将得到的Γ′_c1(f)和Γ′_c2(f)进行转换得到t′域信号Γ′_c1(t′)和Γ′_c2(t′)，然后对Γ′_c1(t′)和Γ′_c2(t′)分别进行加窗快速傅里叶变换处理得到Γ′_c1(t′)和Γ′_c2(t′)的频谱FFT[Γ′_c1(t′)]和FFT[Γ′_c2(t′)]；

S350、记录FFT[Γ′_c1(t′)]和FFT[Γ′_c2(t′)]中局部缺陷位置l_c处的信号强度A′_c1和A′_c2，比较A′_c1、A′_c2与A_c的大小，若不满足min{A′_c1,A′_c2}≤0.3A_c且不满足max{A′_c1,A′_c2}≥1.7A_c，则跳至步骤S360，否则将该局部缺陷位置的起始点记为l_c，缺陷长度记为0m；当A′_c1≤A′_c2时，l_c位置对应局部缺陷位置的反射系数ρ_c＝A_c/F_w；当A′_c1＞A′_c2时反射系数ρ_c＝-A_c/F_w，然后跳至步骤S310直至位置向量[l₁,l₂,…,l_n-1]中所有数值均已遍历完成；其中min(·)表示最小值；max(·)表示最大值；

S360、假设局部缺陷位置长度为1m，令g_x(l_x,1m,ρ_x)|_f为：

g_x(l_x,1m,ρ_x)|_f＝Γ′_in(f)-ρ_x·cos(4πl_xf/v(f))+ρ_x·(1-ρ_x²)·cos(4π(l_x+1)·f/v(f))，

其中，l_x表示待优化的局部缺陷位置的起始位置，ρ_x表示待优化的反射系数；

S370、利用转换函数f→t′将得到的g_x(l_x,1m,ρ_x)|_f进行转换得到t′域信号g_x(l_x,1m,ρ_x)|_t′，然后使用智能优化算法对l_x和ρ_x进行g_x(l_x,1m,ρ_x)|_t′加窗快速傅里叶变换处理后l_c处信号幅值最小化的全局优化，求解局部缺陷位置的起始位置和反射系数；

S380、跳至步骤S310直至位置向量[l₁,l₂,…,l_n-1]中所有数值均已遍历完成。