[发明专利]一种电缆故障时的暂态行波信号识别方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种电缆发生故障时的暂态行波信号识别方法及装置。

背景技术

目前使用的电力点故障定位技术，都是在故障电力电缆停电后，通过相关的设备离线测量故障距离，即离线测距。离线的故障测距方法能够解决大部分电缆故障的定位查找问题，但也存在许多缺点，例如测距时间过长、高阻故障点难以击穿燃弧等。电力电缆在运行中发生的部分故障是瞬时性的故障，对于高阻故障或闪络性故障，利用离线故障测距方法对故障点定位时，需将电缆故障点以高压脉冲或高压直流的方式击穿，高电压对测试设备、电缆和测试人员都会造成安全隐患。

电缆在线故障定位方法能够有效的弥补离线测量的缺陷和不足，电力电缆发生故障的时候，故障节点会在很宽的频带内同时产生电压行波与电流行波信号，产生的行波信号将会沿着电缆线路传播，在遇到故障点、电缆的端点等波阻抗不连续点的时候，行波将会发生折射与反射。故障的在线定位是通过安装在电缆单端或两端的电缆故障暂态行波测试装置对电压行波或电流行波的记录信息来计算获取故障点的位置。

由于干扰信号也属于行波信号，检测电力电缆的输出信号中是否包括暂态行波信号来判断电缆是否发生故障的方法，很容易将干扰信号误认为暂态行波信号，导致降低通过获取暂态行波进行电缆故障在线定位的准确度及精确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电缆发生故障时的暂态行波信号识别方法及装置，以提高对暂态行波信号进行检测的精确度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明的一个方面是提供一种电缆发生故障时的暂态行波信号识别方法，包括：

S101：获取并显示电力电缆的输出信号，所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号，其中脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号；

S102：对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号；

S103：对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号；

S104：对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号，并获取所述时域信号中的所述目标信号；

S105：依据标准暂态行波的特征判断所述目标信号是否为电缆发生故障时的暂态行波信号。

本发明的另一个方面是根据电缆发生故障时暂态行波信号识别方法，提供一种相应的暂态行波信号识别装置，包括：

（1）获取显示模块，用于测量并显示电力电缆的输出信号，所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号，所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号；获取显示模块分为采样电路，保护电路，精密衰减放大电路以及滤波电路，经过处理以后局放信号进入ADC（模拟数字转换器）进行模数转换，ADC输出数字信号进入处理单元进行复杂数字信号处理。采样电路：由多级阻容网络组合成50欧姆输入阻抗，适应传感器要求；保护电路：采用多个放电管组成，防止现场输入超量程的信号，损坏采集设备；

（2）频谱分析模块，用于对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号；信号频谱很宽，为了更真实的采样处理更高频段信号，采样频率达100Msps，采集电路带宽达30MHz；根据不同的使用场景局放信号大小跨度很大，要求采集电路有很宽的动态范围和很高的灵敏度，既能将很小的局放信号采集出来又能保证大信号不失真的采样，整个数据采集电路动态范围超过100dB，采集电路灵敏度可达-68dBm；信号大小随着时间在变化，同时考虑外界电晕等各种电磁辐射，采集电路需要根据输入信号进行动态增益控制，对于外部冲击高压需要有抑制和保护功能。整个模块由三大部分组成:接收单元、操作单元、应用程序，接收单元主要负责将信号经过转换后进行数据处理，操作系统作为应用程序和硬件的中间层，应用程序采用快速傅里叶FFT算法，完成频域信号分析，获得对应的频谱图。

（3）带通滤波模块，用于对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号；滤波由FPGA数字滤波实现。完全由软件控制，不需要任何附加的硬件，使滤波设置更加灵活方便，有效地消除了各个通道之间由于硬件差异引起的信号变化。将信号转换成并行数字信号，进入FPGA进行数字信号处理和分析，高阶高滚降系数数字滤波器对时域信号进行滤波，去除固定频率干扰和外界环境噪声，运用复杂算法实现噪声抑制和信号分析。