[發明專利]一種基于頻率響應的電纜故障類型識別系統

在審

• 申請號: 202110274128.7
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112964965A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 劉驥;孟凡星
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52;G01R31/54;G01R31/58;G01R27/02;G01R23/16;G06F17/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種應用于同軸電纜的通過阻抗、相位譜數據分析提取出電纜運行狀態相關信息，進而實現電纜絕緣和缺陷診斷的算法，屬于電纜故障診斷領域。阻抗分析儀適用于元件和電路有效阻抗測量和分析的集成解決方案，具有測試頻率范圍廣，測試精度高等優點。但是也存在固有缺陷：無法精確識別故障類型，沒有給出具體故障類型的判別依據。本發明以基?4 IFFT算法為基礎，改進倒位序節算法，建立不需倒位序的基?4 IFFT算法，實現不需要對序列進行變址處理就可得到其自然序輸入?自然序輸出的IFFT變換，以此算法設計現場便攜式阻抗掃頻分析儀，可以精確識別電纜故障類型，且具有基于LABVIEW的易用操作界面。

技術領域

一種應用于電纜絕緣和缺陷診斷的改進IFFT算法，屬于電纜故障診斷領域，具體涉及通過同軸電纜的阻抗、相位譜數據分析提取出電纜運行狀態相關信息，進而實現電纜故障類型識別的一種方法。

背景技術

在傳統的頻域法診斷電纜故障中采用傅里葉反變換（IFFT）算法較多，傅里葉反變換等傳統算法存在運算量大，對數據處理精度低等問題。改進的IFFT算法省去了對序列變址處理的時間，提升了算法運算能力，提高了軟件對數據處理的精度和速度，降低冗余時間，提升硬件整體性能。目前針對電纜故障的檢測手段以行波法為主，常見方法有脈沖電流測試法(impulse current experimentation，ICE)、時域反射法(time domainreflectometry，TDR)。ICE 法雖能檢測電纜高阻故障，但需施加高壓將故障點擊穿，且其測試精度極易受到外界電磁干擾的影響。而TDR法是一種無損測試方法，因其測試設備便攜被廣泛應用于電纜故障檢測中。TDR 法通過入射脈沖信號與反射脈沖信號的時間差實現電纜故障定位，但由于所注入脈沖信號的高頻信號成分較少、信號傳播過程中衰減和色散效應、現場電磁干擾的影響，使得TDR法的測試精度較低?，F今，逐步興起的頻域反射法(frequency domain reflectometry，FDR) 因采用掃頻信號，入射波的高頻成分較多，使其在定位方面比傳統的TDR法更具優勢。雖已有學者運用 IFFT算法在電纜故障診斷上進行探究，但是由于算法存在一定的局限性，沒有對故障類型進行精確識別。 要實現對電纜故障類型精確識別，必定要改進診斷算法。

發明內容

為了保障電纜安全穩定地運行，精確識別電纜存在的故障類型，本發明提出了一種應用于識別電纜故障類型的改進IFFT算法。將傳統需要倒位序的IFFT算法進行改進，實現不需要對序列進行變址處理就可得到其自然序輸入-自然序輸出的IFFT變換，實現對電纜故障的精確識別，監測電纜的運行狀態。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案。

一種應用于識別電纜故障類型的改進IFFT算法，其特征在于：改進倒位序節算法，不需要對序列進行變址處理就可得到其自然序輸入-自然序輸出，所述改進傅里葉IFFT算法包括以下步驟。

S11：電纜的一次傳播參數包括單位長度的電阻R₀，單位長度的電感L₀，單位長度的電容C₀，單位長度的電導G₀，計算公式為：

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S12： 電纜的二次傳播參數包括波阻抗Z₀和傳播常數γ，計算公式為：

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S13：電纜在位置x處的電壓和電流分別為：

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S14：長度為l的電纜在位置x處的阻抗為：

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