一种电缆在线缺陷定位方法及设备与流程

本发明涉及电缆缺陷定位，尤其是一种电缆在线缺陷定位方法及设备。

背景技术：

1、随着社会建设的需要和配电网络的壮大，人们对于电能质量的要求日益提高。由于电缆深埋于地下，相较于架空线路，具有不影响城市美观且能够避免外界环境干扰的优势，目前已经广泛应用于城市配电网中。然而由于制造、敷设等过程中的不规范操作和电缆运行时复杂的运行工况，导致其绝缘性能会逐渐发生劣化，进而造成微小的局部缺陷。随着电缆运行时间的增加，在电场的作用下，局部缺陷会进一步发展成为故障。为了保证城市的供电安全，提高电缆运行年限，仅靠人工检修故障远远不能满足实际需求，应进行有效的电缆缺陷定位检测，保证持续可靠的电力供应。

2、目前的电缆检测技术一直以离线检测技术为主，包括频域反射法，时频域反射法等，但由于其频率和运算速度的限制很难应用于在线检测中，因此需要对电缆进行区域性断电，进而确定故障位置，而断电不可避免的会造成较大的经济损失。而现有的在线监测技术中，扩展频谱时域反射法(spread spec-tral time domain reflectometry，sstdr)对信号噪声免疫能力和定位精度都比较好。该方法通过向电缆输入一段pn序列与正弦信号调制的波形，根据行波反射和透射特性进行缺陷检测，信号输入后，缺陷位置会造成阻抗不匹配，引起信号的反射，通过采集反射信号并得到入射信号与反射信号之间的时间延时来进行定位。然而，目前扩展频谱时域反射法的技术仍然存在定位盲区的问题，以及信号衰减所带来的定位峰值幅值较低等问题，导致电缆末端缺陷定位困难，定位效果仍有待提升。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电缆在线缺陷定位方法及装置，用于解决如下技术问题：目前的电缆在线检测技术存在定位盲区，信号衰减导致末端定位困难，定位效果仍有待提升。

2、本发明采用下述技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种电缆在线缺陷定位方法，该方法包括：

4、根据向测试电缆中输入的入射信号以及采集的反射信号，确定所述测试电缆的原始定位曲线；

5、对所述原始定位曲线进行归一化处理，得到第一定位曲线；

6、对所述第一定位曲线进行平均能量算子优化，得到第二定位曲线；

7、根据所述第二定位曲线，确定所述测试电缆的缺陷位置。

8、进一步地，在根据向测试电缆中输入的入射信号以及采集的反射信号，确定所述测试电缆的原始定位曲线之前，所述方法还包括：

9、将信号发生器的输出端口用t型接头分别链接在示波器与测试电缆上；

10、启动信号发生器，向所述测试电缆中注入sstdr入射信号；

11、通过所述示波器，采集所述sstdr入射信号，以及从测试电缆中得到的反射信号，并将采集的入射信号与反射信号保存在计算机中。

12、进一步地，根据向测试电缆中输入的入射信号以及采集的反射信号，确定所述测试电缆的原始定位曲线，具体包括：

13、在计算机中获取所述入射信号以及反射信号；

14、对所述入射信号与反射信号进行互相关运算，并将互相关运算的结果以曲线的形式进行展示，得到所述测试电缆的原始定位曲线。

15、更进一步地，对所述入射信号与反射信号进行互相关运算，并将互相关运算的结果以曲线的形式进行展示，得到所述测试电缆的原始定位曲线，具体包括：

16、根据对所述入射信号与反射信号进行互相关运算；

17、其中，r(t)为互相关运算的结果，s(t)为所述入射信号，s(t-τ)为所述反射信号，τ为信号反射延迟时间，t表示第t时刻；

18、将互相关运算的结果r(t)，由离散信号转化为连续信号，得到原始定位曲线r(n)；其中，n为曲线上的点。

19、进一步地，对所述原始定位曲线进行归一化处理，得到第一定位曲线，具体包括：

20、通过自定义的归一化定位函数，对所述原始定位曲线进行归一化处理，并将所述归一化处理的结果以曲线的形式进行展示，得到所述第一定位曲线。

21、更进一步地，通过自定义的归一化定位函数，对所述原始定位曲线进行归一化处理，并将所述归一化处理的结果以曲线的形式进行展示，得到所述第一定位曲线，具体包括：

22、根据自定义的归一化定位函数：对所述原始定位曲线进行归一化处理；

23、其中，c(t)为归一化处理的结果，r(t)为所述原始定位曲线的表达式，τ为信号反射延迟时间，ts为入射信号的周期；

24、将所述归一化处理的结果c(t)，由离散信号转化为连续信号，得到第一定位曲线c(n)；其中，n为曲线上的点。

25、进一步地，对所述第一定位曲线进行平均能量算子优化，得到第二定位曲线，具体包括：

26、通过平均能量算子，对所述第一定位曲线进行优化，以增强定位点的能量信号；

27、根据优化结果以及所述原始定位曲线，确定所述第二定位曲线。

28、更进一步地，通过平均能量算子，对所述第一定位曲线进行优化；根据优化结果以及所述原始定位曲线，确定所述第二定位曲线，具体包括：

29、根据ψ[c(n)]＝(c2(n)-c(n+1)c(n-1))*sign(r(n))，对所述第一定位曲线进行平均能量算子优化；

30、其中，ψ[c(n)]为平均能量算子优化的结果，r(n)为所述原始定位曲线；c(n)为第n时刻的第一定位曲线，c(n+1)为第n+1时刻的第一定位曲线，c(n-1)为第n-1时刻的第一定位曲线；

31、根据得到第二定位曲线f(n)。

32、进一步地，根据所述第二定位曲线，确定所述测试电缆的缺陷位置，具体包括：

33、对所述测试电缆的第二定位曲线进行分析，并读取所述第二定位曲线的峰值；

34、在读取的所有峰值中筛选大于预设阈值的目标峰值，并将所述目标峰值在测试电缆中对应的位置确定为所述测试电缆的缺陷位置。

35、另一方面，本发明还提供了一种电缆在线缺陷定位设备，包括：至少一个处理器；以及，

36、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

37、所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器能够执行根据上述任一实施方式所述的一种电缆在线缺陷定位方法。

38、与现有技术相比，本发明提供的一种电缆在线缺陷定位方法及设备，具有如下有益效果：

39、本发明利用自定义的归一化算法解决了末端信号衰减所带来的定位峰值难以辨识的问题，在传统的定位函数的基础上放大了故障及末端的定位信号，实现了更高的定位精度及效果，为长距离电缆的定位提供了保证。但在归一化处理的过程中也放大了噪声信号的特性，本发明采用平均能量算子继续增强定位点的能量信号，同时抑制归一化处理后在定位峰值旁瓣造成的噪声干扰，以进一步提升定位效果，本发明利用平均能量算子减少了归一化算法带来的噪声干扰的同时改善了首端信号震荡盲区，同时相较于原始定位曲线的定位幅值有较大的提升。