[发明专利]一种基于频率响应的电缆故障类型识别系统

说明书

一种应用于同轴电缆的通过阻抗、相位谱数据分析提取出电缆运行状态相关信息，进而实现电缆绝缘和缺陷诊断的算法，属于电缆故障诊断领域。阻抗分析仪适用于元件和电路有效阻抗测量和分析的集成解决方案，具有测试频率范围广，测试精度高等优点。但是也存在固有缺陷：无法精确识别故障类型，没有给出具体故障类型的判别依据。本发明以基‑4 IFFT算法为基础，改进倒位序节算法，建立不需倒位序的基‑4 IFFT算法，实现不需要对序列进行变址处理就可得到其自然序输入‑自然序输出的IFFT变换，以此算法设计现场便携式阻抗扫频分析仪，可以精确识别电缆故障类型，且具有基于LABVIEW的易用操作界面。

技术领域

一种应用于电缆绝缘和缺陷诊断的改进IFFT算法，属于电缆故障诊断领域，具体涉及通过同轴电缆的阻抗、相位谱数据分析提取出电缆运行状态相关信息，进而实现电缆故障类型识别的一种方法。

背景技术

在传统的频域法诊断电缆故障中采用傅里叶反变换（IFFT）算法较多，傅里叶反变换等传统算法存在运算量大，对数据处理精度低等问题。改进的IFFT算法省去了对序列变址处理的时间，提升了算法运算能力，提高了软件对数据处理的精度和速度，降低冗余时间，提升硬件整体性能。目前针对电缆故障的检测手段以行波法为主，常见方法有脉冲电流测试法(impulse current experimentation，ICE)、时域反射法(time domainreflectometry，TDR)。ICE 法虽能检测电缆高阻故障，但需施加高压将故障点击穿，且其测试精度极易受到外界电磁干扰的影响。而TDR法是一种无损测试方法，因其测试设备便携被广泛应用于电缆故障检测中。TDR 法通过入射脉冲信号与反射脉冲信号的时间差实现电缆故障定位，但由于所注入脉冲信号的高频信号成分较少、信号传播过程中衰减和色散效应、现场电磁干扰的影响，使得TDR法的测试精度较低。现今，逐步兴起的频域反射法(frequency domain reflectometry，FDR) 因采用扫频信号，入射波的高频成分较多，使其在定位方面比传统的TDR法更具优势。虽已有学者运用 IFFT算法在电缆故障诊断上进行探究，但是由于算法存在一定的局限性，没有对故障类型进行精确识别。 要实现对电缆故障类型精确识别，必定要改进诊断算法。

发明内容

为了保障电缆安全稳定地运行，精确识别电缆存在的故障类型，本发明提出了一种应用于识别电缆故障类型的改进IFFT算法。将传统需要倒位序的IFFT算法进行改进，实现不需要对序列进行变址处理就可得到其自然序输入-自然序输出的IFFT变换，实现对电缆故障的精确识别，监测电缆的运行状态。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种应用于识别电缆故障类型的改进IFFT算法，其特征在于：改进倒位序节算法，不需要对序列进行变址处理就可得到其自然序输入-自然序输出，所述改进傅里叶IFFT算法包括以下步骤。

S11：电缆的一次传播参数包括单位长度的电阻R₀，单位长度的电感L₀，单位长度的电容C₀，单位长度的电导G₀，计算公式为：

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S12： 电缆的二次传播参数包括波阻抗Z₀和传播常数γ，计算公式为：

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S13：电缆在位置x处的电压和电流分别为：

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S14：长度为l的电缆在位置x处的阻抗为：

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