专利名称：一种提高电缆障碍测试可靠性的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高电缆障碍测试可靠性的方法，属于测量领域。
背景技术：
脉冲反射法是市话电缆故障测距的重要方法。市话电缆线路为传输线，当市话电缆线路发生障碍时，会造成阻抗不匹配。根据电磁波在传输线中的传播理论，电磁波会在障碍点产生反射。利用这一现象，可以测量市话线路的障碍点位置。
假若向一条发生障碍的线路上送入一个脉冲电压，该脉冲电压将沿线路向前传播，当遇到障碍点时，就会有反射脉冲返回到发送端。在发送端由测量仪器将发送脉冲和反射脉冲波形记录下来。根据波形上发送脉冲与反射脉冲对应的时间差推算出电缆故障距离。通过识别反射脉冲极性，可以判定障碍性质。断线(开路)障碍反射脉冲与发射脉冲极性相同，而短路、混线障碍的反射脉冲与发射脉冲极性相反。
由于线路分布参数的存在，信号的幅值和相位在传播中都会受到影响。线路的衰耗具有以下特性不同频率分量衰减不同，高频分量衰减大；不同频率分量传播速度不同，高频分量传播速度快。例如向线路注入一矩形脉冲信号，信号沿电缆传播一定距离后，会发生失真——反射波幅值下降，并且不再具有陡峭的上升沿(如图3)。而且，传输距离越长，信号的幅值越小，失真越严重。在实际测试中，长距离故障点测试的可靠性大大降低容易造成误判。而由于误判造成的损失会更加严重。
发明内容
根据以上电缆障碍点测试中的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种有效降低线路衰耗的影响，能够提高电缆障碍点测试准确率的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该种提高电缆障碍测试可靠性的方法，将测试信号注入待测电缆和获取反射信号，其特征在于采用多种不同的脉冲信号，至少包括一种发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号和一种双极性脉冲信号，在注入一种双极性脉冲信号之前，首先注入一种发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号。
发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号为Marr小波或其它的小波波形。
在注入双极性脉冲信号之前，首先注入Marr小波包括以下步骤
(1)Marr小波通过脉冲发射电路注入到待测电缆，并且通过信号接收电路记录反射波形；(2)将反射信号向左平移n，计算相关系数ρxy(n)和相关系数中绝对值最大的点对应的接收信号的位移nxy-Max；(3)根据ρ(nxy-Max)的极性判断故障类型；(4)将接收信号的位移nxy-Max换算为距离，得到发射小波测出的粗略的故障距离sx；(5)将得到的发射小波粗测的故障距离分别向左右拓展粗测故障距离的5％～10％，得到故障的大致区间[(0.9～0.95)sx，(1.05～1.1)sy]，并且将故障的大致区间的边界换算为平移的点数nL和nH，然后分别向下取整和向上取整，得到位移点数的区间[nL，nH]；(6)将发射信号宽度小于粗测平移点数下限的双极性方波通过脉冲发射电路注入到待测电缆，在反射信号前端不包含发射信号时，通过信号接收电路记录反射波形，记为w(m)，m＝0，1，...，Mw-1，Mw为反射信号的宽度；(7)计算发射波形为双极性方波时，发射波与反射波的相关系数，将反射信号平移的点数在区间[nL，nH]内，计算相关系数ρvw(n)，n＝nL，nL+1，...，nH；计算得出nH-nL+1个相关系数中选取绝对值最大的点，对应的接收信号的位移nvw-Max，然后将位移nvw-Max换算为距离。
与现有技术相比，该提高电缆障碍测试可靠性的方法所具有的有益效果是有效地降低了线路衰耗对测试信号和反射信号的影响，提高了电缆障碍点测试的准确率，可以有效的避免障碍点距离的误判，提高了工作效率。
图1为Marr小波的时域波形。
图2为Marr小波的频域波形。
图3为ATP仿真方波600m开路故障反射波形。
图4为ATP仿真Marr小波600m开路故障反射波形。
具体实施例方式
由于小波与双极性方波作为发射波形相比较时具有以下特点
1、时、频域上来看，方波脉冲在时域是有限的但在频域是无限的.其反射波形高频部分能量损失大、低频部分能量损失小。而很多干扰的波形也具有这样的特点，这使得双极性方波的反射波容易受到干扰。而小波及其反射波形在时、频域都具有较好的局部特性，反射波形不容易受到干扰。图3、4给出了方波和Marr小波的发射波与反射波形。从这方面讲，选用小波作为发射波形故障定位的可靠性高。
2、发射波与反射波的相关性上来看，双极性方波在频域上是无限的，其反射波畸变大，发射波与反射波的相关性低；而小波在频域具有局部性，其反射波畸变小，发射波与反射波的相关性高。方波和Marr余弦脉冲作为发射波时发射波与反射波的相关系数如表1所示。从这方面讲，选用小波作为发射波形故障定位的可靠性高。
表1方波和Marr小波作为发射波时发射波与反射波的相关系数对比
3、从时域波形来看，与小波相比双极性方波具有陡峭的上升沿，并且能量集中在低频部分。这使得在等发射波能量的情况下，双极性方波的反射波能量更高并且上升沿更陡峭。从这方面讲，选用双极性方波作为发射波形故障定位的精度高。
从上述三方面分析可知，选用小波作为发射波形故障定位的可靠性更高，而选用双极性方波作为发射波形故障定位的精度更高。因此可以首先将小波波形信号注入到待测电缆，利用小波脉冲发射信号与接收信号相关性高的特点，对故障点进行粗略定位，给出故障点的大致区间。然后将双极性脉冲信号注入到待测电缆，仅在故障点的大致区间中搜索故障点，对故障点进行精确定位。
测试及处理步骤如下(1)将一种小波波形通过脉冲发射电路注入到待测电缆，以Marr小波为例进行说明，也可以选择其它的小波波形。Marr小波的时域波形为ψ(t)=(1-t2)et22,]]>频域波形为
发射的Marr小波时域波形是以原点为波形的起始点，将其以采样频率fs离散化，记为x(m)，m＝0，1，...，Mx-1。其中，Mx为Marr小波发射脉冲的宽度，换算为时域的持续时间为Mx/fs。尽量选择宽的发射波形，但也要考虑到发射信号的盲区不应覆盖故障点。发射信号的盲区为v·Mx/fs，v为电磁波在待测电缆中的传播速度。
(2)通过信号接收电路记录反射波形，记为y(m)，m＝0，1，...，My-1，My为反射信号的宽度。此处的反射信号前端不应包含发射信号。
(3)计算发射波形为Marr小波时，发射波与反射波的相关系数。将反射信号向左平移n，利用如下公式计算相关系数ρxy(n)=Σk=0Mx-1x(k)·y(k+n)[Σk=0Mx-1x2(k)]·[Σk=0Mx-1y2(k+n)],]]>n＝0，1，...，My-Mx-1。
(4)在(3)中计算出的My-Mx个相关系数中选取绝对值最大的点，即ρxy-Max=max0≤n≤My-Mx-1{|ρxy(n)|},]]>对应的接收信号的位移为nxy-Max。
(5)根据ρ(nxy-Max)的极性判断故障类型ρ(nxy-Max)＞0为开路故障；ρ(nxy-Max)＜0为短路故障。
(6)在(4)中得到的nxy-Max换算为距离即为发射小波测出的粗略的故障距离。
sx=v·nxy-Max2fs.]]>(7)根据(6)中得到的发射小波粗测的故障距离分别向左右拓展粗测故障距离的5％，得到一个故障的大致区间
。拓展的百分比可以根据实际的需要做一些微调，比如设置为10％。
(8)将(7)中得到的故障的大致区间的边界换算为平移的点数。
和 分别表示向下取整和向上取整。这样又得到一个位移点数的区间[nL，nH]。
(9)将双极性方波通过脉冲发射电路注入到待测电缆，双极性波形是以原点为波形的起始点，将其以采样频率fs离散化，记为v(m)，m＝0，1，...，Mv-1。其中，Mv为双极性方波脉冲的宽度。尽量选择宽的发射波形，但发射信号的宽度应小于粗测平移点数的下限，即Mv＜nL。
(10)通过信号接收电路记录反射波形，记为w(m)，m＝0，1，...，Mw-1，Mw为反射信号的宽度。此处的反射信号前端不应包含发射信号。
(11)计算发射波形为双极性方波时，发射波与反射波的相关系数。将反射信号平移的点数在(8)中计算出的平移点数的区间，利用如下公式计算相关系数ρvw(n)=Σk=0Mx-1v(k)·w(k+n)[Σk=0Mx-1v2(k)]·[Σk=0Mx-1w2(k+n)],]]>n＝nL，nL+1，...，nH。
(12)在(11)中计算出的nH-nL+1个相关系数中选取绝对值最大的点，即ρvw-Max=maxnL≤n≤nH{|ρvw(n)|},]]>对应的接收信号的位移为nvw-Max。
(13)在(12)中得到的nvw-Max换算为距离即为发射双极性方波测出的精确的的故障距离，sv=v·nvw-Max2fs.]]>
权利要求
1.一种提高电缆障碍测试可靠性的方法，将测试信号注入待测电缆和获取反射信号，其特征在于采用多种不同的脉冲信号，至少包括一种发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号和一种双极性脉冲信号，在注入一种双极性脉冲信号之前，首先注入一种发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的一种提高电缆障碍测试可靠性的方法，其特征在于发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号为Marr小波。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高电缆障碍测试可靠性的方法，其特征在于在注入双极性脉冲信号之前，首先注入Marr小波包括以下步骤(1)Marr小波通过脉冲发射电路注入到待测电缆，并且通过信号接收电路记录反射波形；(2)将反射信号向左平移n，计算相关系数ρxy(n)和相关系数中绝对值最大的点对应的接收信号的位移nxy-Max；(3)根据ρ(nxy-Max)的极性判断故障类型；(4)将接收信号的位移nxy-Max换算为距离，得到发射小波测出的粗略的故障距离sx；(5)将得到的发射小波粗测的故障距离分别向左右拓展粗测故障距离的5％～10％，得到故障的大致区间[(0.9～0.95)sx，(1.05～1.1)sy]，并且将故障的大致区间的边界换算为平移的点数nL和nH，然后分别向下取整和向上取整，得到位移点数的区间[nL，nH]；(6)信号宽度小于粗测平移点数下限的双极性方波通过脉冲发射电路注入到待测电缆，在反射信号前端不包含发射信号时，通过信号接收电路记录反射波形，记为w(m)，m＝0，1，...，Mw-1，Mw为反射信号的宽度；(7)计算发射波形为双极性方波时，发射波与反射波的相关系数，将反射信号平移的点数在区间[nL，nH]内，计算相关系数ρvw(n)，n＝nL，nL+1，...，nH；计算得出nH-nL+1个相关系数中选取绝对值最大的点，对应的接收信号的位移nvw-Max，然后将位移nvw-Max换算为距离。
全文摘要
一种提高电缆障碍测试可靠性的方法，属于测量领域。将测试信号注入待测电缆和获取反射信号，其特征在于采用多种不同的脉冲信号，至少包括一种发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号和一种双极性脉冲信号，在注入一种双极性脉冲信号之前，首先注入一种发射波形与接收波形相关性高的脉冲信号。与现有技术相比，该方法有效地降低了线路衰耗对测试信号和反射信号的影响，提高了电缆障碍点测试的准确率，可以有效的避免障碍点距离的误判，提高了工作效率，可广泛应用于各类市话电缆故障的测试。
文档编号G01R31/08GK1828324SQ20051004215
公开日2006年9月6日 申请日期2005年3月5日 优先权日2005年3月5日
发明者徐丙垠, 梁鹏 申请人:淄博科汇电气有限公司