一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法及装置

本实施例属于电缆软故障定位、电缆健康状态监测，尤其涉及一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法及装置。

背景技术：

1、电缆被广泛应用于工业系统中的各个领域，如电力输送、仪器控制、航空航天、交通等，是不可或缺的工业装备。电缆在投入运行一定时间周期后，容易遭受外界因素的影响，如热应力、机械引力、水分侵入、核辐射等，电缆中将逐渐产生软故障。软故障是威胁工业系统安全性和稳定性的潜在因素。随着电缆投运时间的增加，软故障逐渐演变为硬故障，引发爆炸、火灾等事故，对企业和人民造成巨大的经济损失。因此，对电缆进行巡检并及时排除软故障是电缆维护中的重要步骤。然而，传统的人工检查不仅消耗巨大的人力物力，而且存在检测误差大等问题，因此，需要开发电缆状态自动监测系统转置。然而，目前应用最广泛的tdr存在定位精度低、检测距离短以及对软故障敏感度低的问题。其他的故障检测方案大多仅能定位故障位置，而不能评估故障程度，且处于理论研究阶段。本实施例旨在提供一个电缆软故障检测装置，提供低误差的故障定位方法和准确的故障程度评估方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实施例提出一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法及装置，提供低误差的故障定位方法和准确的故障程度评估方法。

2、为实现上述目的，本实施例提供了一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，包括：

3、基于信号源生成参考信号；

4、将所述参考信号注入待测电缆，其中，注入待测电缆始端的参考信号成为入射信号，所述入射信号在电缆故障点被反射；

5、对反射信号进行时间反演并再次注入所述待测电缆，其中，所述反射信号的信号能量在故障点聚焦；

6、基于聚焦的信号能量，获取故障位置，并评估故障程度。

7、可选地，所述参考信号采用宽频的步进频率信号；

8、所述步进频率信号的表达式为：

9、

10、其中，xi(t)为步进频率信号，i为步进的频率点序号，t为时间，f0、δf分别为起始频率和频率变化率，di为第i个正弦信号的持续时间，t为频率变化周期时间。

11、可选地，所述入射信号为：

12、vi＝2*vs/3

13、其中，vi为入射信号，vs为参考信号。

14、所述反射信号为：

15、

16、其中，vf为反射信号，γ为电缆的传播常数，lf、γf分别为故障到电缆始端的距离和故障反射系数。

17、可选地，对反射信号进行时间反演包括：

18、对入射信号在待检测电缆中的传播过程进行建模，获取待检测电缆模型；

19、将所述反射信号进行时间反演后再次输入待检测电缆模型，基于所述待检测电缆模型对时间反演的过程进行模拟，提取出故障的位置和信号幅值及其能量的大小。

20、可选地，所述故障位置的信号表示为：

21、

22、其中，vfocus为信号在故障位置的聚焦表示，α为电缆的衰减常数，lf表示故障到电缆始端的距离即故障位置。

23、可选地，进行故障评估包括：

24、对所述故障位置的信号幅值进行衰减检测，获取预设损耗源；其中，所述预设损耗源的能量损耗为故障位置阻抗不连续造成的能量损耗；

25、基于所述预设损耗源，获取故障反射系数；

26、基于所述故障反射系数，评估故障的程度。

27、为实现上述目的，本实施例还提供了一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估装置，包括：信号发生器、测量仪器和信号处理系统；

28、所述信号发生器、测量仪器和待检测电缆之间通过三通同轴转换器连接；

29、所述信号发生器，用于产生预设的参考信号，通过所述三通同轴转换器进入所述待检测电缆；

30、所述测量仪器，用于测量进入所述待检测电缆的入射信号，以及遇故障点后的反射信号；

31、所述信号处理系统，用于控制并运行所述信号发生器和测量仪器，基于所述测量仪器的测量数据，获取故障位置，并进行故障评估。

32、可选地，所述参考信号采用宽频的步进频率信号；

33、所述步进频率信号的表达式为：

34、

35、其中，xi(t)为步进频率信号，i为步进的频率点序号，t为时间，f0、δf分别为起始频率和频率变化率，di为第i个正弦信号的持续时间，t为频率变化周期时间。

36、可选地，所述信号处理系统，对反射信号进行时间反演，获取故障位置；

37、对反射信号进行时间反演包括：

38、对入射信号在待检测电缆中的传播过程进行建模，获取待检测电缆模型；

39、将所述反射信号进行时间反演后再次输入待检测电缆模型，基于所述待检测电缆模型对时间反演的过程进行模拟，提取出故障的位置和信号幅值及其能量的大小。

40、可选地，所述信号处理系统，

41、对所述故障位置的信号幅值进行衰减检测，获取预设损耗源；其中，所述预设损耗源的能量损耗为故障位置阻抗不连续造成的能量损耗；

42、基于所述预设损耗源，获取故障反射系数；

43、基于所述故障反射系数，评估故障的程度。

44、与现有技术相比，本实施例具有如下优点和技术效果：

45、本发明旨在提供一个电缆软故障检测方法和装置，提供低误差的故障定位方法和准确的故障程度评估方法。

技术特征：

1.一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，其特征在于，对反射信号进行时间反演包括：

5.根据权利要求1所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，其特征在于，所述故障位置的信号表示为：

6.根据权利要求1所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法，其特征在于，进行故障评估包括：

7.一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估装置，应用如权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，包括：信号发生器、测量仪器和信号处理系统；

8.根据权利要求7所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估装置，其特征在于，所述参考信号采用宽频的步进频率信号；

9.根据权利要求7所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估装置，其特征在于，所述信号处理系统，对反射信号进行时间反演，获取故障位置；

10.根据权利要求7所述的基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估装置，其特征在于，所述信号处理系统，

技术总结
本实施例公开了一种基于宽频时间反演的电缆软故障定位评估方法及装置，包括：预设参考信号；将所述参考信号输入待检测电缆，所述入射信号在电缆软故障点被反射，获取反射信号；对反射信号进行时间反演并再次注入电缆，信号能量将在故障点聚焦；建立算法估计故障位置和故障反射系数，故障反射系数用于评估故障程度。本发明提供了低误差的故障定位方法和准确的故障程度评估方法。

技术研发人员：常开兴,王立欣,张刚,何鑫,辛馨
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22