[发明专利]基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，获取待测电缆首端处反射系数离散序列，同时得到相应的频率离散序列；基于待测电缆首端反射系数离散序列和电缆长度离散序列，构建离散形式的核函数，建立离散形式的电缆缺陷诊断函数。本发明通过该缺陷诊断函数，可以确定电缆线路中缺陷位置和缺陷类型等。

技术领域

本发明属于电力电缆技术领域，涉及电缆缺陷诊断，尤其涉及基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法。

背景技术

随着城市电网建设的快速发展，交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)电力电缆凭借着自身优良的电气及机械性能，被广泛用于输配电网络中。随着电缆服役时间的增长，在恶劣运行环境和自身质量欠佳的影响下，电缆线路的局部区域会产生缺陷，进一步发展可能会造成电缆线路的故障，严重威胁电网的稳定。因此研究电缆缺陷的诊断技术具有重要的意义。

局部缺陷会导致电缆线路中相应位置的特征参数产生变化，形成阻抗失配点，而行波会在该阻抗失配点位置产生携带缺陷信息的反射波，其中，反射波的传播长度可用于确定该阻抗失配点的位置，反射波的特征极性可用于确定该阻抗失配点的类型。因此，行波反射法被广泛用于电缆的缺陷诊断领域，其主要分为时域反射法和频域反射法。频域反射法测试获取的宽频阻抗谱(broadband impedance spectrum，BIS)或反射系数谱(reflection coefficient spectrum，RCS)是频域数据，难以直接提取数据中缺陷的信息，必须选择合适的数学方法将测试数据变换为缺陷诊断函数，实现缺陷的特征信息提取。

现有的大部分频域反射技术仅关注缺陷的定位算法，但是未对缺陷类型等特征开展定性分析。饶显杰等公开了基于频域反射法的特征时域波形恢复技术，利用快速傅里叶逆变换算法将RCS变换为缺陷的时域特征波形，实现了缺陷的定位与反射波的特征极性诊断，但是该方法需要利用插值与随机赋值方法改写RCS的测试数据，降低了缺陷诊断结果的可靠性(饶显杰等，基于频域反射法的特征时域波形恢复技术，[J].高电压技术，2021，47(4)：1420-1427)。

发明内容

本发明的目的旨在现有电缆缺陷诊断技术存在的电缆缺陷诊断精度低、可靠性差等问题，提供一种基于反射系数离散序列的电缆缺陷诊断方法。

本发明提供的基于反射系数离散序列的新型电缆缺陷诊断方法，其包括以下步骤：

S1获取待测电缆首端处反射系数离散序列ρ(n)，同时得到相应的频率离散序列f(n)，n＝1,2,…,N，N表示反射系数离散序列数据总量；

S2获取待测电缆长度的离散序列x(m)，m＝1,2,…,M，M表示待测电缆长度离散表示后的数据总量；

S3基于待测电缆首端反射系数离散序列f(n)和电缆长度离散序列，构建离散形式的核函数G(n,m)：

式中，ν表示电缆中信号传输速度；

S4建立离散形式的电缆缺陷诊断函数F(m)：

式中，real()表示取实部；

S5基于电缆缺陷诊断函数F(m)，提取函数曲线存在的极值峰F(m_p)，确定极值峰对应的序列数m_p，进而确定该序列数对应的x(m_p)，即电缆中缺陷距离电缆首端的距离；

S6根据电缆缺陷诊断函数曲线极值峰F(m_p)，对电缆缺陷类型进行诊断：当极值峰F(m_p)为正极性时，距离电缆首端x(m_p)位置对应的是特征阻抗增大的缺陷；当极值峰F(m_p)为负极性时，距离电缆首端x(m_p)位置对应的是特征阻抗减小的缺陷。