[发明专利]基于回波损耗谱法的电力电缆缺陷定位及诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于回波损耗谱法的电力电缆缺陷定位及诊断方法，依据向电力电缆发射扫频脉冲和反射回来的反射信号，得到回波损耗谱，并将回波损耗谱进行加窗处理、快速傅里叶变换等处理后映射到距离诊断谱，利用距离诊断谱中的畸变点位置及波峰幅值高低，能够同时实现对电力电缆缺陷定位和缺陷严重程度的诊断。

技术领域

本发明属于电气技术领域，涉及电力电缆的缺陷诊断技术，具体涉及一种电力电缆局部缺陷精确定位及诊断方法。

背景技术

随着城市化的不断扩大和工业的大力发展，10kV电力电缆得到广泛使用。交联聚乙烯(XLPE)电力电缆因其良好的电气和机械性能，在我国城市电网中得到大量的应用。但是，由于早期电缆工艺不成熟及恶劣的施工环境，电缆往往会由于受潮、挤压、过度弯曲、外护套破损等原因造成电缆产生绝缘介质变形、铜带松动、铜屏蔽接地等局部缺陷。而投入运行的电缆也会由于局部热源引起局部热老化、辐射老化、机械振动等进而引发局部老化。这些局部缺陷及局部老化如果不能及时进行处理，就会在强电场作用下使电缆绝缘迅速下降，引起电力故障，从而为电缆的维护、更换、检修带来大量的工作量，造成人力、财力的浪费。此外，由于电缆通常被埋在地下，如果电缆出现故障更换整根电缆也是一个巨大的挑战。因此如果能对电力电缆进行故障缺陷定位，有目的性地维护故障电缆，就会节约大量的人力、物力，带来难以估量的社会效益和经济效益。

对于电力电缆故障定位技术，现阶段比较成熟的是时域反射法(TDR)可以利用脉冲信号实现电力电缆故障的定位。申请号为CN201310063871.3公开的时域反射系统和方法，主要利用行波理论，通过在电缆首段注入一个脉冲信号，当脉冲信号遇到阻抗不连续点时会产生一个反射信号，该反射信号和末端的反射信号相比还是比较微弱的，根据故障点的反射与末端反射的时间差，来预估故障阻抗不连续点的位置。但该方法因为脉冲里面的高频信号成分比较少，因此对于比较微弱的缺陷及靠近首端缺陷的识别率不是很高，同时对于缺陷的严重程度也无法进行评估。

发明内容

针对目前对电力电缆缺陷诊断中存在的识别率低、难以对缺陷严重程度进行评估的技术现状，本发明目的旨在提供一种基于回波损耗谱法的电力电缆缺陷定位及诊断方法，能够实现对电力电缆局部缺陷进行精确定位及对故障点的严重程度的评估，从而提高局部缺陷的识别率。本发明通过扫频的方式对故障电缆进行扫频，包含的高频成分比较多，对于电缆局部缺陷的精确识别定位及诊断具有重大的意义。

本发明提供的基于回波损耗谱法的电力电缆缺陷定位及诊断方法，包括以下步骤：

S1测量数据：向待测电力电缆发射扫频脉冲V_i，测量反射回来的反射信号V_r；

S2获取回波阻抗谱RL：依据发射扫频脉冲V_i和反射信号V_r得到反射系数并依据反射系数计算得到回波损耗谱RL＝20|lg(Γ(f))|，其中，f为注入的扫频脉冲频率；

S3数据转换处理：令f→t′，将回波损耗谱随频率变化变换成随时间t′变化的时域信号，然后对变换后的回波损耗谱进行快速傅里叶变换及幅值归一化处理，同时记录能量最大的频率点f₀′；

S4映射到原始距离诊断图谱：将数据转换处理后的结果映射到原始距离诊断谱D₀中，0赫兹处映射距离为0米，f₀′处映射距离为电力电缆总长度l；

S5加距离窗处理，对得到的原始距离诊断谱D₀按照以下方式进行加距离窗处理：

式中，s为窗口长度，其取值不大于距离诊断图谱中的空间分辨率，D为处理后得到的距离诊断图谱；

S6缺陷定位及诊断：从步骤S5得到的加距离窗处理后的距离诊断图谱D中找到畸变点，即为电力电缆局部缺陷位置，依据缺陷所在位置的波峰峰值判断缺陷严重程度。