[发明专利]基于HHT电力电缆长度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电缆测量领域中测量电力电缆长度技术，特别涉及了一种基于HHT电力电缆长度测量方法。

背景技术

目前，电缆长度以及故障测距的方法包括电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电压法、脉冲电流法、二次脉冲法等。

电桥法缺点是不适用于高阻故障、闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥里电流很小，一般灵敏度的仪器，很难探测；电桥法的另一缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料，当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同的电缆组成时，还要进行换算，电桥法还不能测量三相短路或断路故障。随着新技术的不断进步，现在现场上电桥法用得越来越少。

脉冲电压法的缺点主要有：仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串入，造成仪器损坏，安全性差；在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电阻或电感以产生电压信号，增加了接线的复杂性，且降低了电容放电时加在故障电缆上的电压，使故障点不容易击穿；在故障放电时，特别是进行冲闪法测试时，分压器藕合的电压波形变化不尖锐，难以分辨。

脉冲电流法存在盲区，有时波形不够明显，需要靠人为判断，仪器误差较大。

二次脉冲法的缺点是：所用仪器较多；由于故障点电阻要降到很小的数值，如果故障点受潮严重，故障点击穿过程较长，测试时间相应增加；故障点维持低阻状态的时间不确定，施加二次脉冲的控制有难度。

近年来，随着行波理论的不断完善和小波变换、数学形态学等理论的不断发展，脉冲行波测距技术得到了较快发展，但是因为电缆的距离比较短又埋于地下，行波传播过程更为复杂，要达到几米的精确测距，需要克服更多的困难。同时小波变换主要基于傅里叶分析，不可避免具有傅里叶分析的局限性。

通过以上分析，我们可以得知在测距原理上存在的问题：一般性质的长导线，无法承受上述一些故障测试方法所加的高电压。若在低压电力电缆上用高压电桥法、脉冲直流法、冲击法来进行测距，都可能产生损坏。因此，比较好的常用测距方法是低压脉冲反射法。

低压脉冲法对低阻击穿、短路、开路故障，可在电缆芯线上施加脉冲讯号。讯号在电缆传播及反射，用数字示波器或手提笔记本电脑虚拟示波器等测出脉冲波形而算出故障点的位置。低压脉冲反射法的优点是简单、直观，不需要详细的电缆原始资料，还可以根据反射脉冲的极性分辨故障类型。

在现有的技术和产品中，有几个技术难点还没有得到彻底解决。

第一个问题是盲区问题，当在测量点附近发生故障时，由于入射波与反射波之间的重叠，使第一个反射波无从识别。

第二个问题是反射波到达时间的问题，由于行波是一种全频域信号，在导线中传输的过程中将发生衰减，而且不同频率的信号其衰减程度和速度也不同，频率越高，传播速度越快，其衰减也越严重，导致行波波形在传播过程中产生扭曲、变形，以哪一点作为反射波到达的时刻，将直接影响测距的精度。

1998年，Norden E.Huang等人提出了经验模态分解方法，并引入了Hilbert谱的概念和Hilbert谱分析的方法，美国国家航空和宇航局(NASA)将这一方法命名为Hilbert-Huang Transform，简称HHT，即希尔伯特-黄变换。

HHT主要内容包含两部分，第一部分为经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，简称EMD)，它是由Huang提出的；第二部分为Hilbert谱分析(Hilbert Spectrum Analysis，简称HSA)。简单说来，HHT处理非平稳信号的基本过程是：首先利用EMD方法将给定的信号分解为若干固有模态函数(以Intrinsic Mode Function或IMF表示，也称作本征模态函数)，这些IMF是满足一定条件的分量；然后，对每一个IMF进行Hilbert变换，得到相应的Hilbert谱，即将每个IMF表示在联合的时频域中；最后，汇总所有IMF的Hilbert谱就会得到原始信号的Hilbert谱。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，利用该方法解决了更加准确测定低压脉冲信号的反射波到达接收处时间的问题。

本发明提供一种基于HHT电力电缆长度测量方法，包括：

向待测电缆导线的首端传入低压脉冲信号并接收所述低压脉冲信号的反射波信号的步骤；

根据希尔伯特-黄变换处理所述反射波信号并形成处理数据的步骤；