[发明专利]一种基于时频域反射法的电力电缆故障检测方法

权利要求书

1.一种基于时频域反射法的电力电缆故障检测方法。其特征在于，所述方法时频信号设计模块、时频信号生成模块、信号发送与接收模块和时频信号处理模块。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号设计装置对不同被测电缆，利用网络分析仪对电缆的频率特性进行分析，确定适合电缆传输的中心频率，根据电缆的长度以及考虑高频分辨率和信号衰减之间的权衡，从而确定参考信号的带宽和持续时间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时频信号生成模块包括电源模块、外部时钟模块、信号存储器模块、运算模块和位数转换模块；

所述时频信号生成模块生成的入射信号是一个时间和频率带限信号：

其中为信号高斯包络部分，为chirp信号部分，chirp信号的特征是信号频率随时间的改变而改变；α表示高斯分布的宽度因数，β表示频率增长率的时间系数，w表示信号的中心频率。

所述外部时钟模块、信号存储器模块、运算模块和位数转换模块分别与电源模块建立连接，信号存储器模块、运算模块和位数转换模块均连接至外部时钟模块；

所述外部时钟模块，用于为各个模块的设置不同的频率时钟，主要电源模块的时钟频率为50Mhz，根据信号中心频率设定信号存储器模块、运算模块和位数转换模块的频率，外部时钟模块还为信号发送模块提供了两个接口，分别为使能接口和写接口；

所述信号存储器模块，包含chirp信号模块和高斯包络信号模块，其中chirp信号欧拉公式e^ix＝cosx+isinx可以将信号分解为实部和虚部。先生成特定频率的正弦或者余弦信号，再将正弦或者余弦信号通过运算模块生成chirp信号，而高斯包络信号可以通过rom存储器生成，两者通过电源模块驱动输出存储的数据；

所述运算模块，用于将存储器中信号进行相关运算得到特定的chirp信号和高斯包络信号，两种信号通过乘法器得到满足电缆频率特性的时频域入射信号；

所述位数转换模块，信号的在运算过程中，表示信号的位数在不断变化，而信号发送模块只能发送14位无符号的数据，所以生成的时频入射信号最终需要转换为14位无符号数据，再传送给信号发送模块进行数模转换。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发送与接收模块包含信号发送模块和信号接收模块；

所述信号发送模块，通过D/A模块用于将生成的数字信号转换成模拟电压信号，并通过电容耦合器将信号注入电缆装置中；

所述信号接受模块，通过电容耦合器接收高压电缆中的反射信号，并在示波器上显示。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射信号处理处理装置包括互相关计算模块和2D-FFT模块。

所述互相关计算模块，用于接收信号与发射信号之间的时频互相关处理，得到入射时频信号和反射时频信号的时频互相关函数；

所述2D-FFT模块，将完成互相关计算的实部信号和虚部信号进行FFT计算得到信号的Winger-Ville分布，计算Winger-Ville时频分布中发射信号到接收信号之间的相关峰距离，通过计算得到故障点所处位置。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述入射时频信号在时间轴的时间中心和时间长度可以通过如下公式得到

t_s＝∫t|s(t)|²dt＝t₀

外部时钟根据电缆长度设定，信号发送周期。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述外部时钟模块根据信号在电缆传播的衰减特性，设定信号的发送周期，高频信号衰减的比低频信号更快，由于信号在时域上很短暂的停留，单独发送一个信号很难捕获，如果周期发送信号，那么在每个周期都包含了入射时频信号和反射信号，方便对信号进行时频域变换。