[發明專利]雙傳感器電纜故障定點檢測系統及方法、電纜檢測平臺

有效

• 申請號: 201910059385.1
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109655714B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 米建偉;趙小猛;段學超;劉倩;封春曼;張明星
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/12
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于電纜故障檢測技術領域，公開了一種雙傳感器電纜故障定點檢測系統及方法、電纜檢測平臺。由上下位機構成，上位機，用于實時接收下位機預處理后的數字信號，采用聲磁同步法實現對故障點位置判斷；對于電纜外護套故障，結合配套的金屬探針，采用跨步電壓法檢測電纜故障點；下位機，通過USB OTG實現將聲磁時間差和電纜路徑信息傳送到上位機；利用兩個壓電傳感器和橫、豎放置的兩個電磁感應傳感器采集電纜故障點沖擊放電聲音和磁場信號，利用基于ICA和小波變換的背景降噪算法實現對聲音信號去噪。本發明在保證實時性的同時避免了模擬信號傳輸過程中的干擾；集聲磁同步法和跨步電壓法于一體，可定點常規故障及電纜外護套故障，定點精度高。

技術領域

本發明屬于電纜故障檢測技術領域，尤其涉及一種雙傳感器電纜故障定點檢測系統及方法、電纜檢測平臺。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：電力的傳輸和分配需要使用電力電纜，隨著時代的發展，為了美化城市環境和避免架空線墜落帶來的安全隱患，現代城市電纜大多埋藏在地下。地埋電纜在使用時難免發生故障，快速、準確地找出故障電纜的位置可以減少停電給人們生產和生活帶來的不利影響。電纜故障定點檢測方法主要有聲測法、磁場判斷法、聲磁同步法、跨步電壓法等。聲磁同步法是較為常用和有效的方法，其原理是故障點沖擊放電產生的磁場和聲音信號傳播速度不同，定點檢測儀器接收到兩者會有一定的時間差，可以根據時間差的大小來判斷測量點相對故障點距離的遠近。其中磁場信號容易檢測，不易被干擾；而聲音信號常常受到周圍環境噪聲干擾，特別是在馬路、鐵路等強背景噪聲環境下，幾乎被背景噪聲所淹沒，所以聲音信號的提取是聲磁同步法中的難點。隨著數字信號處理技術的快速發展，出現了很多聲音信號降噪方法。以維納濾波、卡爾曼濾波和譜減法等為代表的單通道濾波方法，在復雜環境下抑制噪聲的能力始終不能滿足人們日益增長的需求，科研工作者提出了多通道聲音降噪方法以更好地抑制噪聲。其中ICA可以恢復出混合信號中的獨立成分，理論上可以分離出沖擊放電聲和噪聲。但ICA解混需滿足觀測通道數不少于混合信號中源信號數約束條件，而帶噪沖擊放電聲音信號中的噪聲源數量難以估計，單獨使用ICA降噪效果并不能滿足需求。

傳統的電纜定點檢測系統大多為單聲音傳感器和單核心處理器結構，利用聲磁同步法判斷電纜故障點。單聲音傳感器無法同時得到信號的時頻與空域信息，對隨機環境噪聲的抑制能力較差，對聲音信號只進行簡單的低通濾波，在信噪比較低時無法識別出背景噪聲和有用聲音信號，無法準確判斷出沖擊放電聲音信號起始點，導致計算出來的聲磁時間差不穩定，耳機輸出的聲音被背景噪聲所覆蓋，使用者較難順利找出故障點；采用單核心處理器結構，需要把接收到的聲音信號通過很長的屏蔽線傳送到核心處理器，增加了傳輸過程中的干擾，使得原本微弱的聲音信號信噪比進一步降低；在復雜現場環境下，單獨使用聲磁同步法有時不能確定故障點具體位置，定點精度低。

綜上所述，現有技術存在的問題是：現有的電纜故障定點檢測系統缺少適用于其檢測環境的有效的聲音信號降噪方法，周圍環境噪聲比較大時，聲磁時間差顯示不穩定，難以快速找出故障點；抑制干擾的能力較差；定點檢測方法單一，定點精度低。