[发明专利]一种基于Hilbert-Huang变换的地下综合管廊电缆故障检测定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于Hilbert-Huang变换的地下综合管廊电缆故障检测定位系统，其特征在于：所述系统包括线缆电流传感器、护套环流传感器、护套电压传感器、数据处理装置、下位机处理器、中控室计算机系统、无线传输装置、电缆自动切除装置和运行状态显示屏；

所述线缆电流传感器、护套环流传感器和护套电压传感器用于检测电缆运行实时状态并得到状态信号，

所述数据处理装置为数据处理单元模块，所述数据处理单元模块用于对所述状态信号进行预处理并得到预处理信号，

所述下位机处理器用于对所述预处理信号进行精处理并得到精处理信号，

所述中控室计算机系统用于对所述精处理信号进行算法处理并得到运行状态，

所述无线传输装置用于传输所述状态信号、预处理信号和精处理信号，

所述电缆自动切除装置用于自动将电缆切除，

所述运行状态显示屏显示所述运行状态；

所述中控室计算机系统包括电缆线路在线诊断系统和传感器组实时监控系统。

2.根据权利要求1所述的基于Hilbert-Huang变换的地下综合管廊电缆故障检测定位系统，其特征在于：所述装置还包括脉冲发生装置、脉冲接受与分析装置，所述脉冲发生装置、脉冲接受与分析装置用于脉冲实验的信号发生与分析。

3.一种基于Hilbert-Huang变换的地下综合管廊电缆故障检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：所述线缆纤芯电流传感器、护套环流传感器和护套电压传感器检测电缆运行实时状态并得到状态信号，无线传输装置将状态信号依次传递至数据处理装置、下位机处理器和中控室计算机系统，所述中控室计算机系统计算出运行状态；

步骤2：所述中控室计算机系统判断所述运行状态，如果运行状态异常执行步骤3；如果电缆线路运行状态正常则进入步骤1；

步骤3：运行状态异常时，通过故障定位方法，捕捉发生故障时刻，通过所述故障时刻估算出故障点的大致故障位置,，电缆自动切除装置根据所述故障位置切除故障段电缆；

步骤4：运行维护人员根据所述故障位置，在所述故障点±5％范围内采用行波测距原理的低压脉冲发射测试方法实验对所述故障点进行精确定位；

步骤5：运行维护人员根据电缆线路故障精确定位对故障电缆进行更换。

4.根据权利要求3所述的基于Hilbert-Huang变换的地下综合管廊电缆故障检测定位方法，其特征在于：所述故障定位方法包括如下步骤：

步骤1：所述线缆纤芯电流传感器、护套环流传感器和护套电压传感器采集电流信号，提取所述电流信号的暂态量进行Clark变换得到电流的α模分量iα：

步骤2：对电流α模分量iα做Hilbert-Huang变换并用高通滤波器将工频等低频信号滤掉，求模极大值，并得出iα所有极大值和极小值点：

步骤3：通过三次样条函数拟合iα所有极大值和极小值点，得到上下包络线，求得上下包络线的平均值m₁，记：

h₁＝iα(t)-m₁；

步骤4：经过多次筛分得到第一个固有模态函数IMF₁，依此类推得到可以得到n个经验模式的分解和残余分量r_n，由固有模态函数充当基，得到希尔伯特谱H(ω,t)，筛分结束标志为：

通常将SD控制在0.2～0.3之间；

步骤5：在带电状态下捕捉故障发生时刻，由希尔伯特谱H(ω,t)提取电缆线路两端第一个行波的波头处的Hilbert-Huang变换模极大值对应的时刻t₁和t₂，所述t₁和t₂为所述故障时刻，其中t₁为故障点产生的故障行波到达前端传感器的时间，t₂为故障点产生的故障行波到达后端传感器的时间。