[发明专利]基于伪梯形波激励的阻抗谱数字重构的电缆故障定位方法

权利要求书

1.一种基于伪梯形波激励的阻抗谱数字重构的电缆故障定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：获取伪梯形波；

步骤S2：将伪梯形波激励的频带区间进行数字重构，获得所需频带区间后，将完整频带内的阻抗谱进行数字重构；

步骤S3：获取数字重构后的故障电缆输入阻抗谱，基于频带分割思想构建多频段区间定位函数，并利用重构后的故障电缆输入阻抗谱，确定故障电缆的定位函数；

步骤S4：获取完好电缆的输入阻抗谱，确定完好电缆的定位函数；

步骤S5：将由步骤S3获得的故障电缆输入阻抗谱的定位函数、步骤S4获得的完好电缆输入阻抗谱的定位函数及上述两个定位函数构造的电缆故障诊断函数进行结合，实现电缆故障的频域-空间域联合的诊断定位；

步骤S6：利用定位精度优化率评价定位精度。

2.根据权利要求1所述的基于伪梯形波激励的阻抗谱数字重构的电缆故障定位方法，其特征在于：在步骤S1中通过波形整形电路的充放电特性产生伪梯形波激励信号，获取伪梯形波信号的时域信号为：

式中，ω为角频率，τ为时间常数，U_dc为直流侧电压幅值；

注入测试电缆的输入端，流经电介质的电流通过I/V转换电路转换为响应电压，再通过分析激励和响应信号，最终实时获得被测电缆的输入阻抗谱；

进而获得频域第i次的谐波幅度U_i为：

通过匹配不同的电容值以获得合适的伪梯形激励。

3.根据权利要求1或2所述的基于伪梯形波激励的阻抗谱数字重构的电缆故障定位方法，其特征在于：在步骤S2中，将阻抗谱的数字重构方法以极坐标图进行表示，且以电压幅值为极坐标轴，扫频频率间隔为步进角度，利用数字重构算法对频带区间进行重构，表达式如下：

式中，f_min为基波扫频起始频率，f_max为基波扫频终止频率，r_i为极坐标中第i次谐波半径，θ_[i,i+1]为极坐标中重构后的第i次谐波的扇形弧度，U_i为频域第i次的谐波幅度；

对电缆进行扫频测试，并实时对阻抗谱谐波解析，表达式如下：

式中，△f为基波扫频步进频率，n为数字重构后阻抗谱中的离散点，其表达式如下：

基于阻抗谱数字重构方法用伪梯形波激励对电缆进行扫频测试时，仅利用基波的扫频信息获得完整频带阻抗谱。

4.根据权利要求3所述的基于伪梯形波激励的阻抗谱数字重构的电缆故障定位方法，其特征在于：在步骤S3中所述的基于频带分割思想构建多频段区间定位函数具体包括以下步骤：

利用数字重构后的故障电缆输入阻抗谱从频域转换到空间域，获取电缆特征参量随位置变化的定位函数，即可借助基于频带分割思想构建的多频段区间定位函数实现频域-空间域联合的诊断定位。

5.根据权利要求4所述的基于伪梯形波激励的阻抗谱数字重构的电缆故障定位方法，其特征在于：在步骤S4中通过以下方法获得完好电缆的定位函数：

在新电缆投入使用前，测量阻抗谱作为参考；

或者，通过测量相同类型的完好电缆获得阻抗谱；

或者，参考电缆结构尺寸或制造商提供的参数规范，预先计算电缆的单位长度参数，获得电缆的传播系数，而后根据特征阻抗和传播系数，计算完好电缆的阻抗谱；

在步骤S4中利用频域-空间域的转换将得到的完好电缆输入阻抗谱从频域转换到空间域，获取完好电缆的定位函数F_h(x)。