本發(fā)明涉及電力設備狀態(tài)檢測技術及其應用，更具體的說是涉及一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法及裝置。
背景技術：
1、隨著生產(chǎn)技術以及友好型供電方式的發(fā)展，電纜在輸配電網(wǎng)絡中被大規(guī)模應用，與此同時電纜檢測技術也不斷發(fā)展。在現(xiàn)有的電纜檢測技術中，時域反射檢測是一項快速有效的缺陷檢測和定位技術，同時也是其他眾多檢測的基礎。
2、時域反射檢測中反射信號的識別和定位是關鍵?，F(xiàn)有的反射信號識別，多采用簡單的閾值方法判斷信號的有無，鎖定反射信號所在區(qū)間，進一步通過其他方法，如能量法，閾值法以及相位法等，計算反射信號的到達時間。在這一過程中，若測量結(jié)果中反射信號強度較低或者測量結(jié)果存在較大的噪聲信號導致反射信號被淹沒在噪聲中，極容易導致漏檢。匹配濾波是一個用于噪聲環(huán)境中檢測目標信號的有效技術。然而，現(xiàn)有的匹配濾波并未考慮到電纜的衰減和色散特性，導致濾波的結(jié)果不明顯且定位精度差。
3、因此，設計一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法及裝置來提升復雜環(huán)境下的反射信號的檢測和定位能力是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法及裝置，本發(fā)明提升了時域反射技術對電纜內(nèi)微小缺陷以及噪聲環(huán)境下的檢測檢測能力，具有廣闊的應用前景。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
3、一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法，包括：
4、步驟1：將被測電纜通過連接線連接至測量設備；
5、步驟2：斷開被測電纜和連接線，測量設備注入脈沖信號，測量連接線末端短路時產(chǎn)生的反射信號vos(t)；
6、步驟3：連接被測電纜與連接線，測量設備保持設置參數(shù)不變，得到被測電纜內(nèi)部的反射信號；
7、步驟4：基于連接線末端短路時產(chǎn)生的反射信號設計時變匹配濾波器，并對被測電纜內(nèi)部的反射信號進行濾波，得到濾波后的反射信號曲線，通過濾波后反射信號曲線上的極值點確定反射時間；
8、步驟5：根據(jù)反射時間計算得到電纜缺陷的位置lf。
9、優(yōu)選的，所述時變匹配濾波器的構(gòu)建方程如下：
10、h(ω,t)＝ke-jωts*(ω,t)；
11、其中，k為常數(shù)，t為注入到電纜內(nèi)部脈沖信號的時間長度，*表示共軛操作；s(ω，t)為脈沖在電纜內(nèi)部傳播t時間后的頻域表達。
12、優(yōu)選的，所述時變?yōu)V波器變換的規(guī)律則基于被測電纜的衰減和色散特性，電纜的衰減和色散特性通過電纜的衰減系數(shù)γc表示；脈沖在電纜內(nèi)部傳播t時間后的頻域表達式如下：
13、
14、式中，s(ω)為注入到電纜內(nèi)部脈沖信號的頻域表達式；γc＝αc+jβc，αc為電纜的衰減系數(shù)，βc電纜的相位系數(shù)。
15、優(yōu)選的，根據(jù)測量連接線末端短路時產(chǎn)生的反射信號的測量結(jié)果構(gòu)建時變匹配濾波器方程，表達式如下：
16、
17、式中，vod為vod(t)的頻域表達式，vod(t)是由連接線和電纜之間的連接頭d產(chǎn)生的反射信號；vos為vos(t)的頻域表達式。
18、優(yōu)選的，將被測電纜內(nèi)部的反射信號進行濾波得到測量結(jié)果，表達式如下：
19、y(t)＝f-1(x(ω)·h(ω,t)).
20、其中，f-1表示傅里葉逆變換，x(ω)為測量結(jié)果的頻域表達式，h(ω,t)為時變匹配濾波器的頻域表達式。
21、優(yōu)選的，還包括一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位裝置，包括：上位機、脈沖源、t型連接器、采集卡、連接線；
22、上位機向脈沖源發(fā)送控制信號，控制脈沖源產(chǎn)生注入信號；
23、脈沖源輸出的信號通過t型連接器傳輸至連接線；
24、t型連接器將信號分路，一路連接線傳輸至被測電纜，另一路連接采集卡，采集卡用于實時采集信號數(shù)據(jù)；
25、采集卡將采集到的信號數(shù)據(jù)傳輸回上位機；
26、連接線末端與被測電纜相連，被測電纜包括連接頭d和缺陷位置，用于接收注入信號并產(chǎn)生反射信號。
27、優(yōu)選的，所述連接線的長度大于1/2v2ttd，其中，v2為連接線的波速度；ttd為注入信號和連接頭d反射信號的到達時間差。
28、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法及裝置，對時域反射裝置進行了改進。通過短路校準結(jié)果和測量結(jié)果構(gòu)建時變匹配濾波器，進一步利用時變匹配濾波處理測量信號，在處理結(jié)果中，若出現(xiàn)極值則表示該位置存在反射信號，極值對應的時間點為反射信號的到達時間。該方法能有效提升對存在缺陷以及強噪聲環(huán)境下的反射信號的檢測和定位能力，能顯著提升電纜時域反射檢測技術的水平，具有重要的工業(yè)實用價值。
1.一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法，其特征在于，所述時變匹配濾波器的構(gòu)建方程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法，其特征在于，所述時變匹配濾波器變換的規(guī)律則基于被測電纜的衰減和色散特性，電纜的衰減和色散特性通過電纜的衰減系數(shù)γc表示；脈沖在電纜內(nèi)部傳播t時間后的頻域表達式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法，其特征在于，根據(jù)測量連接線末端短路時產(chǎn)生的反射信號的測量結(jié)果構(gòu)建時變匹配濾波器方程，表達式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法，其特征在于，將被測電纜內(nèi)部的反射信號進行濾波得到測量結(jié)果，表達式如下：
6.一種應用于權(quán)利要求1-5所述的一種基于時變匹配濾波的電纜缺陷識別和定位方法的裝置，其特征在于，包括：上位機、脈沖源、t型連接器、采集卡、連接線；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述連接線的長度大于1/2v2ttd，其中，v2為連接線的波速度；ttd為注入信號和連接頭d反射信號的到達時間差。