本發(fā)明屬于電纜缺陷定位，涉及一種電纜缺陷定位精度提升方法，具體涉及一種基于差拍信號(hào)相位信息的電纜缺陷定位精度提升方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電力電纜因其占地面積小、運(yùn)行可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為城市輸配電網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成部分。然而，運(yùn)行中的電纜容易發(fā)生永久性故障，這些故障一旦發(fā)生，可能會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞，甚至引發(fā)停電，進(jìn)而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。電纜的永久性故障通常始于局部缺陷，如果這些缺陷未能及時(shí)有效地排除，將對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成重大威脅。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜局部缺陷的精準(zhǔn)定位具有重要意義。

2、目前，電纜缺陷定位方法主要以行波法為主。其中，頻域反射法因其在缺陷檢測(cè)方面的高靈敏度而被廣泛應(yīng)用。該方法通過向電纜首端注入一系列掃頻信號(hào)，獲取電纜的輸入阻抗譜或反射系數(shù)譜等頻域反射數(shù)據(jù)，并利用離散傅里葉變換(discrete?fouriertransform，dft)等數(shù)學(xué)方法將頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到空間域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜缺陷的定位。然而，頻域反射法易受現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)局部缺陷的定位精度仍需進(jìn)一步提升。雖然已有研究通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)補(bǔ)零的方法來(lái)提高距離測(cè)量精度，但該方法存在一定局限性。具體而言，當(dāng)距離測(cè)量精度增加一倍時(shí)，dft的點(diǎn)數(shù)也需相應(yīng)增加一倍，導(dǎo)致計(jì)算量大幅增加。缺陷定位峰的頻譜主瓣內(nèi)譜線增加，造成最大幅值譜線的確定更加困難，再加上現(xiàn)場(chǎng)噪聲的干擾，距離測(cè)量精度的提升效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于差拍信號(hào)相位信息的電纜缺陷定位精度提升方法及系統(tǒng)，以傳統(tǒng)頻域反射法在電纜局部缺陷檢測(cè)方面存在的定位精度低的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、基于差拍信號(hào)相位信息的電纜缺陷定位精度提升方法，包括如下步驟：

4、獲取包含電纜缺陷位置信息的差拍信號(hào)，并進(jìn)行歸一化，得到歸一化差拍信號(hào)；

5、分解歸一化差拍信號(hào)，得到兩個(gè)差拍信號(hào)子序列；

6、對(duì)差拍信號(hào)子序列補(bǔ)零后進(jìn)行dft，得到差拍信號(hào)子序列幅值譜峰值對(duì)應(yīng)的dft離散點(diǎn)數(shù)；

7、計(jì)算差拍信號(hào)子序列幅值譜峰值對(duì)應(yīng)dft離散點(diǎn)數(shù)處的相位差；

8、利用相位差修正基于dft的缺陷定位結(jié)果。

9、進(jìn)一步地，所述獲取差拍信號(hào)，具體為：

10、采用鋸齒波調(diào)制方式的調(diào)頻連續(xù)波電壓信號(hào)作為定位電纜缺陷的入射信號(hào)，在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，入射信號(hào)的瞬時(shí)頻率f(t)為：

11、f(t)＝f0+st

12、式中，f0為初始頻率；s＝b/t為調(diào)頻斜率，b為調(diào)頻帶寬，t為調(diào)頻周期；

13、入射信號(hào)t(t)為：

14、

15、式中，a為入射信號(hào)的有效值；

16、入射信號(hào)在電纜中缺陷等阻抗不連續(xù)點(diǎn)處發(fā)生反射，利用相量法推導(dǎo)，在信號(hào)注入端檢測(cè)到的反射信號(hào)r(t)為：

17、

18、式中，l為阻抗不連續(xù)點(diǎn)到信號(hào)注入端的實(shí)際距離；ρl為阻抗不連續(xù)點(diǎn)處的反射系數(shù)，ρl＝(zs-z0)/(zs+z0)，其中，zs為阻抗不連續(xù)點(diǎn)處的特征阻抗，z0為健全線路段的特征阻抗；α為衰減常數(shù)；τ為反射信號(hào)相對(duì)于入射信號(hào)的時(shí)延，τ＝2l/v，其中，v為電纜中信號(hào)的平均傳播速度；

19、入射信號(hào)和反射信號(hào)經(jīng)混頻處理后得到差拍信號(hào)s(t)，表示為：

20、

21、進(jìn)一步地，所述歸一化差拍信號(hào)s(n)表示為：

22、

23、式中，n為調(diào)制周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，δt＝t/n為采樣間隔，采樣頻率為fs＝1/δt＝n/t。

24、進(jìn)一步地，所述分解歸一化差拍信號(hào)，得到兩個(gè)差拍信號(hào)子序列，具體為：

25、將歸一化差拍信號(hào)s(n)分解為兩個(gè)子序列，其中，s(n)的前n1個(gè)點(diǎn)構(gòu)成第一個(gè)子序列s1(n)，s(n)的后n1個(gè)點(diǎn)構(gòu)成第二個(gè)子序列s2(n)，第一個(gè)子序列s1(n)和第二個(gè)子序列s2(n)能夠部分重疊，即2n1≥n；

26、

27、進(jìn)一步地，所述對(duì)差拍信號(hào)子序列補(bǔ)零后進(jìn)行dft，具體為：

28、第一個(gè)子序列s1(n)補(bǔ)零后的序列s1e(n)為：

29、

30、式中，m為補(bǔ)零后的序列長(zhǎng)度，m>n1；

31、s1e(n)的m點(diǎn)dft為：

32、

33、第二個(gè)子序列s2(n)補(bǔ)零后的序列s2e(n)為：

34、

35、s2e(n)的m點(diǎn)dft為：

36、

37、s1(k)和s2(k)在[0,m-1]內(nèi)幅值譜峰值對(duì)應(yīng)的dft離散點(diǎn)數(shù)相同，記為k1：

38、

39、式中，round[x]表示取最接近x的整數(shù)；δr為距離分辨單元；δr1為m點(diǎn)dft對(duì)應(yīng)的距離分辨單元；

40、

41、進(jìn)一步地，所述計(jì)算差拍信號(hào)子序列幅值譜峰值對(duì)應(yīng)dft離散點(diǎn)數(shù)處的相位差，具體為：

42、s1(k)和s2(k)的相位不同，在k1所對(duì)應(yīng)的離散頻率處，s1(k1)和s2(k1)的相位分別記為和表示如下：

43、

44、兩者的相位差為：

45、

46、利用在一個(gè)距離分辨單元δr1內(nèi)精確地測(cè)量電纜缺陷距離。

47、進(jìn)一步地，所述利用相位差修正基于dft的缺陷定位結(jié)果，具體為：

48、在一個(gè)距離分辨單元δr1內(nèi)，電纜缺陷的測(cè)距修正量計(jì)算為：

49、

50、令為從子序列的離散頻譜中計(jì)算得到的缺陷距離，有：

51、

52、則電纜缺陷位置距信號(hào)注入端的距離計(jì)算為：

53、

54、基于差拍信號(hào)相位信息的電纜缺陷定位精度提升系統(tǒng)，包括：

55、信號(hào)獲取模塊：用于獲取包含電纜缺陷位置信息的差拍信號(hào)，并進(jìn)行歸一化，得到歸一化差拍信號(hào)；

56、分解模塊：用于分解歸一化差拍信號(hào)，得到兩個(gè)差拍信號(hào)子序列；

57、dft模塊：用于對(duì)差拍信號(hào)子序列補(bǔ)零后進(jìn)行dft，得到差拍信號(hào)子序列幅值譜峰值對(duì)應(yīng)的dft離散點(diǎn)數(shù)；

58、計(jì)算模塊：用于計(jì)算差拍信號(hào)子序列幅值譜峰值對(duì)應(yīng)dft離散點(diǎn)數(shù)處的相位差；

59、修正模塊：用于利用相位差修正基于dft的缺陷定位結(jié)果。

60、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基于差拍信號(hào)相位信息的電纜缺陷定位精度提升方法的步驟。

61、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基于差拍信號(hào)相位信息的電纜缺陷定位精度提升方法的步驟。

62、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

63、本發(fā)明方法將差拍信號(hào)的采樣序列分解為兩個(gè)子序列，分別對(duì)每個(gè)子序列補(bǔ)零后進(jìn)行dft，以提高子序列的頻率測(cè)量精度；利用子序列dft幅值譜峰值對(duì)應(yīng)dft離散點(diǎn)數(shù)處的相位差，在一個(gè)距離分辨單元內(nèi)計(jì)算缺陷距離的修正量。本發(fā)明利用子序列的相位差可以有效解決相位測(cè)量中的整周期模糊問題，并且能夠修正dft柵欄效應(yīng)引起的缺陷測(cè)距誤差，在一個(gè)距離分辨單元內(nèi)修正缺陷定位結(jié)果。