[发明专利]适用于FDR测试的首端阻抗匹配方法及电缆阻抗不匹配位置反射状态评估方法

说明书

本发明公开了一种适用于FDR测试的首端阻抗匹配方法，通过引入可变电阻Zsubgt;s/subgt;，有效计算电缆首端反射系数和电缆的特性阻抗，便可得到电缆首端的输入阻抗Zsubgt;in/subgt;，从而实现现场FDR数据的有效校正，抑制分叉引线杂散参数导致的首端阻抗不匹配对测试结果的影响；而且可进一步获取电缆首端阻抗匹配情况下的反射系数。本发明在实现首端阻抗匹配的基础上，能够进一步实现电缆阻抗不匹配位置的反射类型和反射极性的有效判断，且可进一步获取电缆阻抗不匹配位置的反射系数，为FDR在现场中的实际应用提供指导意义。

技术领域

本发明属于电力设备状态监测与故障诊断领域，涉及电缆中间接头反射状态评估，尤其涉及一种基于FDR与阻抗匹配的电缆阻抗不匹配位置反射状态评估技术。

背景技术

FDR(Frequency Domain Reflectometer)频域反射技术，通过发送特定频带的扫频测试信号，在导体阻抗不匹配处会产生较强和发射信号同样频率但不同时段的反射信号，通过傅立叶转换方式分析这些信号，并且通过测量反射信号峰值的频率换算出线路障碍点的距离。该项技术已经应用到通信测试领域。传统的FDR方法由于具有更远的测试范围和更高的测试灵敏度，开始广泛应用于电缆绝缘状态诊断。

然而该方法未考虑电缆首端阻抗不匹配对测试结果的影响，从而导致测试波形产生较明显的畸变，且其无法直接利用VNA的校准程序进行校准。同时其采用相对比值法进行了诊断分析(需要提供完好电缆的测试数据)，因此其评估结果存在一定的局限性，即无法真实反映电缆中间接头位置处的反射强度。除此之外，在利用FDR进行现场测试中，由于无法较好地对电缆中间接头位置的反射极性进行判断，因此无法准确识别电缆中间接头位置的绝缘缺陷类型。

发明内容

本发明的旨在提供一种首端阻抗匹配方法，以解决因电缆首端阻抗不匹配而影响测试效果的问题。

本发明的另一目的是在首端阻抗匹配方法基础上，进一步提供一种电缆阻抗不匹配位置反射状态评估方法，能够实现中间接头反射极性及反射类型的判断。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案来实现。

本发明通过提供的首端阻抗匹配方法，首先获取FDR下的首端反射系数Γ₀(ω)，进一步得到电缆的输入阻抗，从而有效抑制分叉引线杂散参数对测试结果的影响。再将利用三角函数叠加法实现阻抗不匹配位置反射类型和反射极性的有效判断，在对数坐标中利用线性函数实现衰减的有效补偿，得到阻抗不匹配位置的反射系数。

由行波理论可知，对于图1中给出的电力电缆存在阻抗不匹配且忽略电缆末端的反射情况下电缆首端测试得到的FDR表达式U₁(ω)可表示为：

式中，U₀(ω)为注入信号；ω＝2πf为角频率；f为测试频率；ρ₁为电缆首端的反射系数(不考虑电缆其他位置反射状况)，可表示为ρ₁＝(Z₀-R₀)/(Z₀+R₀)，Z₀为电缆的特性阻抗，R₀为测试仪与电缆之间连接的同轴电缆特性阻抗；ρ₂为电缆本体与阻抗不匹配位置端面的反射系数，可表示为ρ₂＝(Z₁-Z₀)/(Z₁+Z₀)，Z₁为阻抗不匹配位置特性阻抗；γ为电缆的传播常数，γ₁为电缆阻抗不匹配位置的传播常数；l₁表示电缆阻抗不匹配位置到电缆首端的距离，d阻抗不匹配位置的长度。当电缆存在阻抗不匹配位置时，信号将在阻抗不匹配位置内产生多次折反射现象，从而使阻抗不匹配位置反射至电缆首端的波形发生较明显的畸变。