本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域,具體為一種電纜故障點定位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、作為基礎(chǔ)設(shè)施,電纜是電力傳輸和分配的基本載體,確保了供電的正常和穩(wěn)定。但是,電纜在制造、運輸過程中,無法避免碰撞、擠壓等,而且在使用過程中,由于環(huán)境條件惡劣,可能出現(xiàn)老化、絕緣損壞或局部放電等故障問題,這些問題如果得不到及時發(fā)現(xiàn)和解決,可能會導(dǎo)致電纜性能退化甚至失效,進(jìn)而引發(fā)電力中斷或通信故障。電纜故障定位能夠準(zhǔn)確識別和判斷故障的類型、位置以及嚴(yán)重程度,這不僅可以顯著降低停機(jī)時間和維修成本;而且通過對故障的早期發(fā)現(xiàn)與治理,可以有效延長電纜的使用壽命,提高資源利用效率,同時降低因電纜故障導(dǎo)致的安全隱患和社會經(jīng)濟(jì)損失。
2、反射系數(shù)譜分析技術(shù)是電纜故障定位的一種重要方式,其基本原理是通過對測試信號在電纜中的反射特性進(jìn)行分析,從而確定信號在不同故障處的反射強(qiáng)度和位置。然而,在實際應(yīng)用中,由于電纜線路中的環(huán)境噪聲、測試設(shè)備本身的非線性誤差以及信號傳播過程中的衰減和多徑干擾等因素,反射系數(shù)譜中往往存在較為嚴(yán)重的噪聲污染。這些噪聲不僅掩蓋了故障信號的細(xì)節(jié)特征,還可能導(dǎo)致故障定位的誤差,甚至產(chǎn)生誤判。在保留故障信號特征的同時有效去除噪聲對于提高定位準(zhǔn)確性有很大幫助。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了提高電纜故障定位的準(zhǔn)確性,在本發(fā)明的第一個方面提供了一種電纜故障點定位方法,所述方法包括以下步驟:
2、獲取電纜的反射系數(shù)譜,計算所述反射系數(shù)譜的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線,對上包絡(luò)線和下包絡(luò)線進(jìn)行平滑處理,利用平滑處理后的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間的曲線對反射系數(shù)譜進(jìn)行去噪;
3、從去噪后的反射系數(shù)譜獲取多個部分重疊的區(qū)間,對每個區(qū)間的反射系數(shù)譜采用多個不同窗函數(shù)進(jìn)行積分變換,將同一個區(qū)間所有窗函數(shù)的積分變換結(jié)果的平均值作為區(qū)間的故障定位曲線,獲取每個區(qū)間的極大值點處的位置,按照位置的接近程度對位置分組,將同一組中的位置的平均值作為電纜故障點的位置。
4、可選地,所述對上包絡(luò)線和下包絡(luò)線進(jìn)行平滑處理,具體為:
5、計算上包絡(luò)線和下包絡(luò)線的平均值構(gòu)成中間曲線;
6、從中間曲線上取多個參考點,計算每個參考點到上包絡(luò)線的距離構(gòu)成上包絡(luò)距離集合,計算每個參考點到下包絡(luò)線的距離構(gòu)成下包絡(luò)距離集合;
7、對上包絡(luò)距離集合和下包絡(luò)距離集合分別進(jìn)行高斯濾波,將濾波后上包絡(luò)距離集合和下包絡(luò)距離集合求平均得到參考集合;
8、根據(jù)參考集合中的距離調(diào)整上下包絡(luò)線中和參考集合中距離對應(yīng)的點的位置。
9、可選地,所述利用平滑處理后的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間的曲線對反射系數(shù)譜進(jìn)行去噪,具體為:
10、獲取上包絡(luò)線中與反射系數(shù)譜中極大值對應(yīng)的點作為上包絡(luò)線的特征點,并獲取下包絡(luò)線中與反射系數(shù)譜中極小值對應(yīng)的點作為下包絡(luò)線的特征點;
11、計算上包絡(luò)線的特征點的法向量,并得到法向量與下包絡(luò)線的交點,將上包絡(luò)線的特征點和對應(yīng)交點構(gòu)成的線段作為特征線段;計算下包絡(luò)線的特征點的法向量,并得到法向量與上包絡(luò)線的交點,將下包絡(luò)線的特征點和對應(yīng)交點構(gòu)成的線段作為特征線段;
12、在每個特征線段等間隔的取預(yù)設(shè)個數(shù)點,并按照與上包絡(luò)線的距離對每個特征線段的預(yù)設(shè)個數(shù)點進(jìn)行排序;
13、取出每個特征線段中相同序號的點并進(jìn)行曲線擬合得到上下包絡(luò)線之間的曲線;
14、將反射系數(shù)譜按照極大值和極小值劃分為多個區(qū)域,所述區(qū)域有相鄰的極大值和極小值區(qū)域構(gòu)成;
15、計算每個區(qū)域中反射系數(shù)譜與上下包絡(luò)線之間的每個曲線的交點個數(shù),若交點個數(shù)大于1,則獲取交點個數(shù)大于1曲線的前一個和后一個曲線,利用前一個曲線和后一個曲線與所述區(qū)域中反射系數(shù)譜的交點,重新生成前一個曲線和后一個曲線與區(qū)域中反射系數(shù)譜的交點之間的曲線。
16、可選地,所述從去噪后的反射系數(shù)譜獲取多個部分重疊的區(qū)間,具體為:
17、獲取反射系數(shù)譜中頻率范圍,在所述頻率范圍內(nèi)得到多個部分重疊的區(qū)間,每個區(qū)間的長度與所述頻率范圍的比值大于預(yù)設(shè)值。
18、可選地,所述獲取每個區(qū)間的極大值點處的位置后,還包括:
19、判斷極大值點處的位置是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi),若是,則保留極大值點,否則,刪除極大值點。
20、另外一方面,本發(fā)明提供一種電纜故障點定位系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括以下模塊:
21、去噪模塊,用于獲取電纜的反射系數(shù)譜,計算所述反射系數(shù)譜的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線,對上包絡(luò)線和下包絡(luò)線進(jìn)行平滑處理,利用平滑處理后的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間的曲線對反射系數(shù)譜進(jìn)行去噪;
22、故障定位模塊,用于從去噪后的反射系數(shù)譜獲取多個部分重疊的區(qū)間,對每個區(qū)間的反射系數(shù)譜采用多個不同窗函數(shù)進(jìn)行積分變換,將同一個區(qū)間所有窗函數(shù)的積分變換結(jié)果的平均值作為區(qū)間的故障定位曲線,獲取每個區(qū)間的極大值點處的位置,按照位置的接近程度對位置分組,將同一組中的位置的平均值作為電纜故障點的位置。
23、可選地,所述對上包絡(luò)線和下包絡(luò)線進(jìn)行平滑處理,具體為:
24、計算上包絡(luò)線和下包絡(luò)線的平均值構(gòu)成中間曲線;
25、從中間曲線上取多個參考點,計算每個參考點到上包絡(luò)線的距離構(gòu)成上包絡(luò)距離集合,計算每個參考點到下包絡(luò)線的距離構(gòu)成下包絡(luò)距離集合;
26、對上包絡(luò)距離集合和下包絡(luò)距離集合分別進(jìn)行高斯濾波,將濾波后上包絡(luò)距離集合和下包絡(luò)距離集合求平均得到參考集合;
27、根據(jù)參考集合中的距離調(diào)整上下包絡(luò)線中和參考集合中距離對應(yīng)的點的位置。
28、可選地,所述利用平滑處理后的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間的曲線對反射系數(shù)譜進(jìn)行去噪,具體為:
29、獲取上包絡(luò)線中與反射系數(shù)譜中極大值對應(yīng)的點作為上包絡(luò)線的特征點,并獲取下包絡(luò)線中與反射系數(shù)譜中極小值對應(yīng)的點作為下包絡(luò)線的特征點;
30、計算上包絡(luò)線的特征點的法向量,并得到法向量與下包絡(luò)線的交點,將上包絡(luò)線的特征點和對應(yīng)交點構(gòu)成的線段作為特征線段;計算下包絡(luò)線的特征點的法向量,并得到法向量與上包絡(luò)線的交點,將下包絡(luò)線的特征點和對應(yīng)交點構(gòu)成的線段作為特征線段;
31、在每個特征線段等間隔的取預(yù)設(shè)個數(shù)點,并按照與上包絡(luò)線的距離對每個特征線段的預(yù)設(shè)個數(shù)點進(jìn)行排序;
32、取出每個特征線段中相同序號的點并進(jìn)行曲線擬合得到上下包絡(luò)線之間的曲線;
33、將反射系數(shù)譜按照極大值和極小值劃分為多個區(qū)域,所述區(qū)域有相鄰的極大值和極小值區(qū)域構(gòu)成;
34、計算每個區(qū)域中反射系數(shù)譜與上下包絡(luò)線之間的每個曲線的交點個數(shù),若交點個數(shù)大于1,則獲取交點個數(shù)大于1曲線的前一個和后一個曲線,利用前一個曲線和后一個曲線與所述區(qū)域中反射系數(shù)譜的交點,重新生成前一個曲線和后一個曲線與區(qū)域中反射系數(shù)譜的交點之間的曲線。
35、可選地,所述從去噪后的反射系數(shù)譜獲取多個部分重疊的區(qū)間,具體為:
36、獲取反射系數(shù)譜中頻率范圍,在所述頻率范圍內(nèi)得到多個部分重疊的區(qū)間,每個區(qū)間的長度與所述頻率范圍的比值大于預(yù)設(shè)值。
37、可選地,所述獲取每個區(qū)間的極大值點處的位置后,還包括:
38、判斷極大值點處的位置是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi),若是,則保留極大值點,否則,刪除極大值點。
39、為了消除噪聲對電纜故障定位的影響,本發(fā)明利用平滑處理后的反射系數(shù)譜的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間的曲線對反射系數(shù)譜進(jìn)行去噪;而且采用不同窗函數(shù)對反射系數(shù)譜的不同頻率范圍進(jìn)行積分變換,然后利用不同頻率范圍積分變換結(jié)果確定故障位置,提高了電纜故障定位的準(zhǔn)確性。