[发明专利]基于SSTDR的手持式电缆故障检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于SSTDR的手持式电缆故障检测系统及方法，属于线路检测领域。该方法利用SSTDR方法建立检测系统的信号加载、接收、采集和处理等硬件模型，实现电缆故障定位、故障类型判断和不停电在线检测，帮助供电部门能及时、准确的发现和排除故障，方便运检工作，提高供电可靠性。本发明不仅适合电缆间隙性故障的检测与定位，而且在不干扰正常工作信号的情况下对电缆进行可靠检测。实现了电缆故障定位、故障类型判断和不停电在线检测，帮助供电部门能及时、准确的发现和排除故障，方便运检工作，提高供电可靠性。

主权项

1.基于扩展频谱时域反射法(Spread Spectrum time Domain Reflectometry,SSTDR)的手持式电缆故障检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：建立传输线模型按照均匀传输线理论，将电力线等效为由电阻R0、电感L0、电容C0和电导G0组成的模型；由基尔霍夫电压定律和电流定律，得到传输线的两个参数：传播常数和特性阻抗，都是随频率的变化而变化的，具体表示为上式(3‑1)中的γ为传播常数，其中，α是衰减常数，单位是Np/m或dB/m，β为相位常数，单位是rad/m，分别表示为对于工作频率较高的传输线，有R0＜＜ωL0，G0＜＜ωC0，推导得到：传播常数的实部α是频率的函数，且随着频率的增加而增大；由于集肤效应的存在，导线在传播不同频率信号时的分布参数R₀是不同的，和频率的平方根成正比，即同时G₀由导线绝缘材料电介质的介电常数决定，与信号的频率f成正比，即G₀＝k₂f，故衰减常数传播常数的虚部β表示为β＝k₃f；k₁，k₂和k₃的大小取决于线缆材质及其几何尺寸；Z_C为特性阻抗或波阻抗；γ和Z_C用来表征均匀传输线的特征；电力线信道随着频率、距离变化的衰减模型表示为Attenuation(f,d)＝e‑α(f)·d  (1‑7)从式(3‑7)中看出，由于电力线缆的集肤效应，以及线缆本身绝缘材料的电介质损耗，使载波信号在传输过程中会随着距离增加、频率增大而发生衰减；S2：建立电力电缆网络模型为建立电力线网络模型，首先考虑电网模型中的基本元素，这些基本元素都是通过电力线相互连接的，称为节点，电力电缆线的有很多接头，这些分支接头会产生阻抗不连续点，继而产生波的折射和反射；S3：利用传输线理论获得双线传输的分布式模型传输线中有关信道响应的参数：r和D，其中r是铜导体的半径，D是两条铜导体线的中心间距，会影响传输线的分布参数；将双线传输的参数量化为分布式参数串联电阻R、串联电感L、并联电容C和并联电导G；上述分布式参数分别通过下列式子得出：G＝2πftanδ(S/m)  (3‑4)在上述式子中，r，D，σc，εr，tanδ，μr和γ分别代表导体的半径、两个导体的中心间距、导体的电导率、导体周围绝缘介质的相对介电常数、导体的损耗因数，即介质损耗角，导体的相对磁导率以及传播常数；ε0和μ0是真空中的介电常数和磁导率；S4：建立电力电缆信道模型在传输线理论的基础上，提出基于非线性最小二乘多径参数估计方法的电力线信道模型，并基于认知技术建立了电力线信道特性与网络特性之间的对应关系；S5：判断电缆故障类型。