[发明专利]一种电缆故障检测试验系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆故障检测试验系统，特别是涉及一种基于双路对称矩形波试验信号的电缆故障检测试验系统及其工作方法。

背景技术

传统的电缆故障检测方法是基于反射信号的频率或强度进行分析，通过分析反射信号和反射信号的时间差来识别故障位置。但由于反射信号易受环境影响发生畸变，因此很难获得准确的故障位置，尤其是在现场干扰较重、缺陷点较多的情况。目前采用频域振荡波的分析技术因为频率高，校准难度大，采集速率高，使得总体成本偏高。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于双路对称矩形波试验信号的电缆故障检测试验系统及其工作方法，在实现对电缆故障高效检测的同时，对试验信号波形质量要求低、信号采样率低，且系统结构简单、易于实现、成本低，能为后续复杂算法快速提供基础相关数据。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提出一种电缆故障检测试验系统及其工作方法，其技术思路是：采用两路时序可控的试验矩形波通过串联电感同时施加到被试电缆，分析矩形波激励作用下，电缆反射波形的频域累加特征。在该模式下，比单端施加矩形波有典型的好处：一是双端矩形波施加可容易实现校准，使得试验系统输出阻抗达到平衡；如双端矩形波信号可采用同极性输出，在该条件下输出电流默认为零值，可通过是否为零值进行校准。二是在双端矩形波施加模式下，可通过调整双端矩形波的时序，轻易获得2倍幅度的试验电压信号，可通过调整双端矩形波的时序，使得其输出同一时刻是相反极性，这样在双端电流耦合时获得的反射波形的幅度差异，可方便得出反射波形的方向，容易识别故障位置(如，电缆本体导体反射和从护套屏蔽层反射，其反射的回路路径长度不同，在两路矩形波输出端的电流信号耦合展现的幅度也就不同)。

所述电缆故障检测试验系统具体包括：微处理器，负责整个监测试验系统的控制，并对发送出的控制数据和接收到的数据进行计算和分析；DDS信号发生器1(输出电压10V-10kV)，受微处理器控制，产生频率、幅值可调控的矩形波信号1；DDS信号发生器2(输出电压10V-10kV)，受微处理器控制，产生频率、幅值可调控的矩形波信号2，矩形波信号2的频率、幅值与矩形波信号1一致；可调电感器1，电感量受微处理器控制，串联在DDS信号发生器1与被测电缆之间，将接收到的矩形波信号1送入被测电缆，对矩形波信号1的谐波进行过滤、并与被测电缆产生谐振电压信号；可调电感器2，电感量受微处理器控制，串联在DDS信号发生器2与被测电缆之间，将接收到的矩形波信号2送入被测电缆，对矩形波信号2的谐波进行过滤、并与被测电缆产生谐振电压信号；穿心式电流互感器1，与可调电感器1并联，对回路电流信号进行耦合；穿心式电流互感器2，与可调电感器2并联，对回路电流信号进行耦合；可调标准电容器1，电容量(1pF-100pF)受微处理器控制，串联在穿心式电流互感器1与地端之间，对回路电压信号进行耦合、同时隔断直流信号；可调标准电容器2，电容量(1pF-100pF)受微处理器控制，串联在穿心式电流互感器2与地端之间、且与可调标准电容器1同地端，对回路电压信号进行耦合、同时隔断直流信号；峰值检波器1，与穿心式电流互感器1串联，对经穿心式电流互感器1耦合后的电压信号进行峰值提取；峰值检波器2，与穿心式电流互感器2串联，对经穿心式电流互感器2耦合后的电压信号进行峰值提取；乘法器，计算来自峰值检波器1的输出信号与来自峰值检波器2的输出信号的相关性；模数转换器，对乘法器输出的电压信号进行模拟-数字变化，然后送入微处理器进行处理。为提高输出电压，可在DDS信号发生器1和DDS信号发生器2之后(即DDS与可调电感器之间)分别串联一个升压器。