本發(fā)明涉及電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用，更具體的說(shuō)是涉及一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、隨著生產(chǎn)技術(shù)以及友好型供電方式的發(fā)展，電纜在輸配電網(wǎng)絡(luò)中被大規(guī)模應(yīng)用，與此同時(shí)電纜檢測(cè)技術(shù)也不斷發(fā)展。在現(xiàn)有的電纜檢測(cè)技術(shù)中，時(shí)域反射檢測(cè)是一項(xiàng)快速有效的缺陷檢測(cè)和定位技術(shù)，同時(shí)也是其他眾多檢測(cè)的基礎(chǔ)。
2、時(shí)域反射檢測(cè)中反射信號(hào)的識(shí)別和定位是關(guān)鍵。現(xiàn)有的反射信號(hào)識(shí)別，多采用簡(jiǎn)單的閾值方法判斷信號(hào)的有無(wú)，鎖定反射信號(hào)所在區(qū)間，進(jìn)一步通過(guò)其他方法，如能量法，閾值法以及相位法等，計(jì)算反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。在這一過(guò)程中，若測(cè)量結(jié)果中反射信號(hào)強(qiáng)度較低或者測(cè)量結(jié)果存在較大的噪聲信號(hào)導(dǎo)致反射信號(hào)被淹沒(méi)在噪聲中，極容易導(dǎo)致漏檢。匹配濾波是一個(gè)用于噪聲環(huán)境中檢測(cè)目標(biāo)信號(hào)的有效技術(shù)。然而，現(xiàn)有的匹配濾波并未考慮到電纜的衰減和色散特性，導(dǎo)致濾波的結(jié)果不明顯且定位精度差。
3、因此，設(shè)計(jì)一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法及裝置來(lái)提升復(fù)雜環(huán)境下的反射信號(hào)的檢測(cè)和定位能力是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法及裝置，本發(fā)明提升了時(shí)域反射技術(shù)對(duì)電纜內(nèi)微小缺陷以及噪聲環(huán)境下的檢測(cè)檢測(cè)能力，具有廣闊的應(yīng)用前景。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法，包括：
4、步驟1：將被測(cè)電纜通過(guò)連接線連接至測(cè)量設(shè)備；
5、步驟2：斷開(kāi)被測(cè)電纜和連接線，測(cè)量設(shè)備注入脈沖信號(hào)，測(cè)量連接線末端短路時(shí)產(chǎn)生的反射信號(hào)vos(t)；
6、步驟3：連接被測(cè)電纜與連接線，測(cè)量設(shè)備保持設(shè)置參數(shù)不變，得到被測(cè)電纜內(nèi)部的反射信號(hào)；
7、步驟4：基于連接線末端短路時(shí)產(chǎn)生的反射信號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)變匹配濾波器，并對(duì)被測(cè)電纜內(nèi)部的反射信號(hào)進(jìn)行濾波，得到濾波后的反射信號(hào)曲線，通過(guò)濾波后反射信號(hào)曲線上的極值點(diǎn)確定反射時(shí)間；
8、步驟5：根據(jù)反射時(shí)間計(jì)算得到電纜缺陷的位置lf。
9、優(yōu)選的，所述時(shí)變匹配濾波器的構(gòu)建方程如下：
10、h(ω,t)＝ke-jωts*(ω,t)；
11、其中，k為常數(shù)，t為注入到電纜內(nèi)部脈沖信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度，*表示共軛操作；s(ω，t)為脈沖在電纜內(nèi)部傳播t時(shí)間后的頻域表達(dá)。
12、優(yōu)選的，所述時(shí)變?yōu)V波器變換的規(guī)律則基于被測(cè)電纜的衰減和色散特性，電纜的衰減和色散特性通過(guò)電纜的衰減系數(shù)γc表示；脈沖在電纜內(nèi)部傳播t時(shí)間后的頻域表達(dá)式如下：
13、
14、式中，s(ω)為注入到電纜內(nèi)部脈沖信號(hào)的頻域表達(dá)式；γc＝αc+jβc，αc為電纜的衰減系數(shù)，βc電纜的相位系數(shù)。
15、優(yōu)選的，根據(jù)測(cè)量連接線末端短路時(shí)產(chǎn)生的反射信號(hào)的測(cè)量結(jié)果構(gòu)建時(shí)變匹配濾波器方程，表達(dá)式如下：
16、
17、式中，vod為vod(t)的頻域表達(dá)式，vod(t)是由連接線和電纜之間的連接頭d產(chǎn)生的反射信號(hào)；vos為vos(t)的頻域表達(dá)式。
18、優(yōu)選的，將被測(cè)電纜內(nèi)部的反射信號(hào)進(jìn)行濾波得到測(cè)量結(jié)果，表達(dá)式如下：
19、y(t)＝f-1(x(ω)·h(ω,t)).
20、其中，f-1表示傅里葉逆變換，x(ω)為測(cè)量結(jié)果的頻域表達(dá)式，h(ω,t)為時(shí)變匹配濾波器的頻域表達(dá)式。
21、優(yōu)選的，還包括一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位裝置，包括：上位機(jī)、脈沖源、t型連接器、采集卡、連接線；
22、上位機(jī)向脈沖源發(fā)送控制信號(hào)，控制脈沖源產(chǎn)生注入信號(hào)；
23、脈沖源輸出的信號(hào)通過(guò)t型連接器傳輸至連接線；
24、t型連接器將信號(hào)分路，一路連接線傳輸至被測(cè)電纜，另一路連接采集卡，采集卡用于實(shí)時(shí)采集信號(hào)數(shù)據(jù)；
25、采集卡將采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸回上位機(jī)；
26、連接線末端與被測(cè)電纜相連，被測(cè)電纜包括連接頭d和缺陷位置，用于接收注入信號(hào)并產(chǎn)生反射信號(hào)。
27、優(yōu)選的，所述連接線的長(zhǎng)度大于1/2v2ttd，其中，v2為連接線的波速度；ttd為注入信號(hào)和連接頭d反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差。
28、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法及裝置，對(duì)時(shí)域反射裝置進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)短路校準(zhǔn)結(jié)果和測(cè)量結(jié)果構(gòu)建時(shí)變匹配濾波器，進(jìn)一步利用時(shí)變匹配濾波處理測(cè)量信號(hào)，在處理結(jié)果中，若出現(xiàn)極值則表示該位置存在反射信號(hào)，極值對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)為反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。該方法能有效提升對(duì)存在缺陷以及強(qiáng)噪聲環(huán)境下的反射信號(hào)的檢測(cè)和定位能力，能顯著提升電纜時(shí)域反射檢測(cè)技術(shù)的水平，具有重要的工業(yè)實(shí)用價(jià)值。
1.一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法，其特征在于，所述時(shí)變匹配濾波器的構(gòu)建方程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法，其特征在于，所述時(shí)變匹配濾波器變換的規(guī)律則基于被測(cè)電纜的衰減和色散特性，電纜的衰減和色散特性通過(guò)電纜的衰減系數(shù)γc表示；脈沖在電纜內(nèi)部傳播t時(shí)間后的頻域表達(dá)式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法，其特征在于，根據(jù)測(cè)量連接線末端短路時(shí)產(chǎn)生的反射信號(hào)的測(cè)量結(jié)果構(gòu)建時(shí)變匹配濾波器方程，表達(dá)式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法，其特征在于，將被測(cè)電纜內(nèi)部的反射信號(hào)進(jìn)行濾波得到測(cè)量結(jié)果，表達(dá)式如下：
6.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1-5所述的一種基于時(shí)變匹配濾波的電纜缺陷識(shí)別和定位方法的裝置，其特征在于，包括：上位機(jī)、脈沖源、t型連接器、采集卡、連接線；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述連接線的長(zhǎng)度大于1/2v2ttd，其中，v2為連接線的波速度；ttd為注入信號(hào)和連接頭d反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差。