[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

说明书

本发明公开了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，包括以下步骤：获取伪梯形波‑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‑确定故障电缆的定位函数‑确定完好电缆的定位函数‑将故障电缆输入阻抗谱的定位函数、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‑利用定位精度优化率评价定位精度。本发明采用上述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，与传统的正弦激励相比，采用该方法的定位结果具有更小的区间振荡和更快的收敛速度。

技术领域

本发明涉及一种电缆故障定位技术，尤其涉及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。

背景技术

随着我国城市现代化的快速发展，电缆传输的占比快速增加，且朝着高电压、大容量、长距离的方向发展。电缆作为重要的通信和电能传输载体，广泛地应用于各种领域。因此，电缆的可靠性对电网的安全稳定有着重要意义。

现有电缆在安装及长期运行过程中，过负荷运行，电缆头故障和绝缘受潮会导致电缆绝缘的破损及老化，进而引发电力事故。

典型的电缆故障类型有短路故障、开路故障、高阻故障和低阻故障。由于电缆故障在运行中具有一定潜伏性，且故障点难以被检测，这将为电缆系统的运行埋下隐患。因此，对于电缆故障的定位就显得尤为重要。

目前电缆故障的定位方法受到以下两个方面的限制：(1)扫频频带过宽导致的激励电压信号衰减较为严重，抗电磁干扰能力较差；(2)现有定位方法的振荡区间较大，易造成误判。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了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，与传统的正弦激励相比，采用该方法的定位结果具有更小的区间振荡和更快的收敛速度。

为实现上述目的，本发明提供了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，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。

优选的，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。

优选的，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：