[發明專利]一種時域反射法電纜故障定位仿真方法

無效

• 申請號: 201410167827.1
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103954886A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張慶騫;陳艷峰;詹玉香
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01R31/11
• 分類號: G01R31/11;G06F9/455;G06F17/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

1.一種時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，包括下述步驟，

S100、根據被測電纜的運行參數利用Pspice仿真軟件，建立電纜分布參數電路模型；

S200、利用Pspice仿真軟件建立脈沖發生器、示波器的等效電路模型，其中脈沖發生器可設置不同脈沖寬度；

S300、建立連接被測電纜與脈沖發生器、示波器之間的同軸電纜傳輸線模型和同軸電纜傳輸線連結點的模型；

S400、根據所建仿真電路模型，運行仿真系統，測試任意結點的行波傳播過程，同時還可測試出被測電纜實際反射脈沖波形，在已知行波在電纜中的傳播速度時，利用入射脈沖和反射脈沖的時間差可求出電纜故障點的位置，根據測試波形，判斷電纜故障的性質。

2.根據權利要求1所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，步驟S100中，建立電纜分布參數電路模型的具體方法為：

以被測電纜為原型，在Pspice仿真軟件中建立有損電纜分布參數電路模型，其終端負載阻抗用R表示；當R設置為0時，表示被測電纜為短路故障；當R設置為無窮大時，表示被測電纜為開路故障。

3.根據權利要求2所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，建立有損電纜分布參數電路模型的方法為：

在Pspice仿真軟件analog庫中，選擇名為TLOSSY的模型，設置有損電纜線模型的各項參數，其中包括單位長度電纜具有的電阻、電感、電容、電導值以及有損電纜的長度，有損電纜模型的終端阻抗用R來表示；當R設置為0時，表示被測電纜為短路故障；當R設置為無窮大時，表示被測電纜為開路故障。

4.根據權利要求1所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，步驟S200中，所述利用Pspice仿真軟件建立脈沖發生器、示波器的等效電路模型的步驟包括：

脈沖發生器模型由脈沖信號源Vg和脈沖發生器的等效電阻Rg組成，在Pspice仿真軟件中電源庫source.lib中選擇電壓源信號，依據實際情況或仿真需要設定脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖周期；電阻Rg可從Pspice仿真軟件的analog庫中選擇，可設置電阻Rg阻值大小與其連接的同軸電纜傳輸線的特征阻抗相等或依據實際情況設定阻抗值；

示波器模型由其等效電阻表示，從Pspice仿真軟件的analog庫中選擇電阻模型，可設置其阻值大小與脈沖發生器的等效電阻Rg、同軸電纜傳輸線的特征阻抗均相等或依據實際情況設定其阻抗值。

5.根據權利要求1所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，步驟S300的具體方法為：

同軸電纜傳輸線模型采用Pspice中無損電纜模型，即analog庫中名為T的模型，設置其特征抗參數，同軸傳輸電纜線連結點采用T接頭連接器，其仿真模型可等效為三個共結點等值阻抗R1、R2和R3來表示，同樣從Pspice仿真軟件的analog庫中選擇電阻模型可設置其參數，最后連線R1、R2和R3使其共結點，完成對同軸傳輸電纜線連結點的建模。

6.根據權利要求1所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，步驟S400中，所述根據所建立的電路仿真模型，運行仿真系統的步驟包括：

根據設置的脈沖寬度及搭建的仿真電路各參數，測量任意結點的行波傳播過程，同時觀測被測電纜實際反射脈沖波形，測量的具體方法為：

在Analysis?type中，選擇TimeDomain(Transient)，即時域(瞬態)分析，設置仿真時間等參數；選擇Pspice>Markers>Voltage?Level,放置電壓觀測探針；然后再選擇Pspice>Run運行Pspice，自動調用Probe模塊，完成分析后，即可觀測到所測結點的電壓波形，其中包括輸入到該結點的入射波和反射到該結點的反射波，通過調節放置電壓觀測探針的位置，則可觀測該結點的電壓波形。

7.根據權利要求6所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，所述根據仿真波形圖測試電纜故障點距離并判斷其故障性質的步驟包括：

已知脈沖在電纜中的傳播速度為v，則根據下式就可求出電纜故障點距測試點的距離，

電纜短路故障時，在示波器所測的波形中，入射脈沖與反射脈沖的極性相反；電纜開路故障時，在示波器所測的波形中，入射脈沖與反射脈沖的極性相同。

8.根據權利要求1所述的時域反射法電纜故障定位仿真方法，其特征在于，步驟S400后還包括下述步驟：調節脈沖寬度及被測電纜的長度測試在“測試盲區”情況下，行波在電纜中傳播的過程，具體為：

當入射脈沖和反射脈沖出現疊加現象，即存在測試盲區問題，由于在Pspice仿真軟件中，脈沖發生器模型可由脈沖信號源Vg和脈沖發生器的等效電阻Rg來建立，通過減小脈沖信號源Vg的脈沖寬度或是減小被測電纜的長度，運行仿真系統，直至出現測試盲區現象，可觀察在此種情況下脈沖波在電纜中傳輸的波形，通過仿真圖，同樣可分析電纜在不用故障情況下出現測試盲區時，行波在電纜中的傳播規律。