本公開(kāi)涉及電氣工程領(lǐng)域，尤其涉及一種基于重構(gòu)寬頻阻抗譜定位電力電纜隱患缺陷的方法、裝置、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、頻域反射法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的電纜故障診斷技術(shù)，具有識(shí)別電力電纜中微弱故障的潛力，其中電纜阻抗譜是頻域反射法研究的主要對(duì)象。通過(guò)頻域反射法，能夠事先檢測(cè)出電力電纜中潛在的隱患缺陷，避免其發(fā)展為嚴(yán)重故障可能造成的損失，對(duì)電纜的運(yùn)維巡檢具有重大意義。
2、目前，頻域反射法的主要研究對(duì)象是電纜的首端阻抗譜(bis)和反射系數(shù)譜(rcs)，測(cè)試時(shí)需要保持電纜末端斷路或者短路。分析的范式是針對(duì)一個(gè)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行算法設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有的分析算法中，主要采用快速傅立葉變換(fft)或者積分變換(it)法分析電纜阻抗譜。但這兩種方法均存在明顯缺陷。
3、fft法單獨(dú)分析測(cè)試的阻抗譜，所得的定位步長(zhǎng)受到選擇的時(shí)間窗口和采樣率的限制，在定位更微小的隱患缺陷時(shí)精度不足。
4、it法需要結(jié)合健康阻抗譜和測(cè)試阻抗譜一起分析，通過(guò)對(duì)比兩個(gè)阻抗譜的積分變換分析結(jié)果的差值，可以定位更微小的缺陷。但it法存在兩個(gè)實(shí)際應(yīng)用障礙：積分變換中所用核函數(shù)需要準(zhǔn)確知道理想健康電纜隨頻率變化的傳播系數(shù)規(guī)律，以及需要知道健康電纜的阻抗譜參考值。
5、對(duì)于待役的電纜，可以事先測(cè)試獲取健康阻抗譜；但對(duì)于已經(jīng)服役的電纜，則無(wú)法獲取這一參考值，只能依靠理想健康電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)計(jì)算。在實(shí)際操作中，很難準(zhǔn)確獲知所有影響健康電纜阻抗譜的參數(shù)，這會(huì)顯著影響最終的測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性。
6、因此，亟需一種能夠克服上述缺點(diǎn)的新方案，在不需要準(zhǔn)確知道健康電纜參數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜中微小隱患缺陷的精確定位。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開(kāi)提出了一種基于重構(gòu)寬頻阻抗譜定位電力電纜隱患缺陷的方案，能夠在不需要準(zhǔn)確知道健康電纜參數(shù)情況下，實(shí)現(xiàn)微小缺陷的精確定位。
2、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種基于重構(gòu)寬頻阻抗譜定位電力電纜隱患缺陷的方法，包括：
3、測(cè)量待測(cè)電纜末端開(kāi)路時(shí)的首端寬頻特征阻抗譜zopen，并測(cè)量待測(cè)電纜末端短路時(shí)的首端寬頻特征阻抗譜zshort；
4、基于測(cè)量的首端寬頻特征阻抗譜zopen和zshort，根據(jù)下式重構(gòu)待測(cè)電力電纜的健康寬頻阻抗譜r-zh：
5、r-zh(i)＝[(1/n)*∑i?a(i)]*[(exp(b(i))+1)/(exp(b(i))-1)],
6、其中，n為阻抗譜中數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)，i為編號(hào)，i＝1,2,…,n，a(i)＝sqrt(zopen(i)*zshort(i))，sqrt表示開(kāi)方運(yùn)算，b(i)＝log[1+(2*a(i))/(zopen(i)-a(i))]；
7、根據(jù)待測(cè)電纜主絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)，得到用于確定阻抗譜分析頻率間隔的基準(zhǔn)偽頻率；
8、基于所述基準(zhǔn)偽頻率確定待測(cè)電纜的待分析定位區(qū)間各個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考頻率列表；
9、利用所述參考頻率列表，采用數(shù)字鎖相放大器算法分別將首端寬頻特征阻抗譜zopen和重構(gòu)的健康寬頻阻抗譜r-zh作為偽時(shí)域信號(hào)進(jìn)行分析，得到對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果；
10、根據(jù)首端寬頻特征阻抗譜zopen對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果和健康寬頻阻抗譜r-zh對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果的差值，定位隱患缺陷。
11、在一些實(shí)施方式中，根據(jù)下式得到所述基準(zhǔn)偽頻率f0：
12、f0＝2*sqrt(epsilon)/(c*n0)，
13、其中，epsilon為待測(cè)電纜主絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)，c為光速，n0為每米分析的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。
14、在一些實(shí)施方式中，根據(jù)下式確定待分析定位區(qū)間各個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考頻率列表f：
15、f＝[l1*n0*f0:f0:l2*n0*f0]，
16、其中，[l1*n0*f0:f0:l2*n0*f0]表示從l1*n0*f0到l2*n0*f0、步長(zhǎng)為f0的等差數(shù)列，其中l(wèi)1和l2為待分析定位區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)，f0為基準(zhǔn)偽頻率。
17、在一些實(shí)施方式中，利用所述參考頻率列表，采用數(shù)字鎖相放大器算法分析阻抗譜，包括：針對(duì)第k個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)，
18、選擇cos(wkt)作為第一參考信號(hào)，與當(dāng)前分析的阻抗譜相乘并通過(guò)低通濾波得到x分量，wk為參考頻率列表中第k個(gè)頻率；
19、選擇sin(wkt)作為第二參考信號(hào)，與當(dāng)前分析的阻抗譜相乘并通過(guò)低通濾波得到y(tǒng)分量；
20、根據(jù)x和/或y分量，得到第k個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果。
21、在一些實(shí)施方式中，根據(jù)首端寬頻特征阻抗譜zopen對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果和健康寬頻阻抗譜r-zh對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果的差值，定位隱患缺陷，包括：
22、計(jì)算差值r＝dlia(zopen)-dlia(r-zh)，
23、其中，dlia(zopen)為首端寬頻特征阻抗譜zopen對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果，dlia(r-zh)為健康寬頻阻抗譜r-zh對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果；
24、在差值r的波形圖中識(shí)別峰值點(diǎn)；
25、根據(jù)峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)確定存在隱患缺陷的位置。
26、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，還提出了一種基于重構(gòu)寬頻阻抗譜定位電力電纜隱患缺陷的裝置，包括：
27、開(kāi)路短路阻抗測(cè)量單元，用于測(cè)量待測(cè)電纜末端開(kāi)路時(shí)的首端寬頻特征阻抗譜zopen，并測(cè)量待測(cè)電纜末端短路時(shí)的首端寬頻特征阻抗譜zshort；
28、阻抗譜重構(gòu)單元，用于基于測(cè)量的首端寬頻特征阻抗譜zopen和zshort，根據(jù)下式重構(gòu)待測(cè)電力電纜的健康寬頻阻抗譜r-zh：
29、r-zh(i)＝[(1/n)*∑i?a(i)]*[(exp(b(i))+1)/(exp(b(i))-1)],
30、其中，n為阻抗譜中數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)，i為編號(hào)，i＝1,2,…,n，a(i)＝sqrt(zopen(i)*zshort(i))，sqrt表示開(kāi)方運(yùn)算，b(i)＝log[1+(2*a(i))/(zopen(i)-a(i))]；
31、基準(zhǔn)偽頻率計(jì)算單元，用于根據(jù)待測(cè)電纜主絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)，得到用于確定阻抗譜分析頻率間隔的基準(zhǔn)偽頻率；
32、參考頻率列表計(jì)算單元，用于基于所述基準(zhǔn)偽頻率確定待測(cè)電纜的待分析定位區(qū)間各個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考頻率列表；
33、數(shù)字鎖相放大器算法分析單元，用于利用所述參考頻率列表，采用數(shù)字鎖相放大器算法分別將首端寬頻特征阻抗譜zopen和重構(gòu)的健康寬頻阻抗譜r-zh作為偽時(shí)域信號(hào)進(jìn)行分析，得到對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果；
34、隱患定位單元，用于根據(jù)首端寬頻特征阻抗譜zopen對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果和健康寬頻阻抗譜r-zh對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果的差值，定位隱患缺陷。
35、在一些實(shí)施方式中，所述基準(zhǔn)偽頻率計(jì)算單元根據(jù)下式得到所述基準(zhǔn)偽頻率f0：
36、f0＝2*sqrt(epsilon)/(c*n0)，
37、其中，epsilon為待測(cè)電纜主絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)，c為光速，n0為每米分析的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。
38、在一些實(shí)施方式中，所述參考頻率列表計(jì)算單元根據(jù)下式確定待分析定位區(qū)間各個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考頻率列表f：
39、f＝[l1*n0*f0:f0:l2*n0*f0]，
40、其中，[l1*n0*f0:f0:l2*n0*f0]表示從l1*n0*f0到l2*n0*f0、步長(zhǎng)為f0的等差數(shù)列，其中l(wèi)1和l2為待分析定位區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)，f0為基準(zhǔn)偽頻率。
41、在一些實(shí)施方式中，所述數(shù)字鎖相放大器算法分析單元利用所述參考頻率列表，采用數(shù)字鎖相放大器算法分析阻抗譜，包括：針對(duì)第k個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)，
42、選擇cos(wkt)作為第一參考信號(hào)，與當(dāng)前分析的阻抗譜相乘并通過(guò)低通濾波得到x分量，wk為參考頻率列表中第k個(gè)頻率；
43、選擇sin(wkt)作為第二參考信號(hào)，與當(dāng)前分析的阻抗譜相乘并通過(guò)低通濾波得到y(tǒng)分量；
44、根據(jù)x和/或y分量，得到第k個(gè)待分析數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果。
45、在一些實(shí)施方式中，所述隱患定位單元根據(jù)首端寬頻特征阻抗譜zopen對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果和健康寬頻阻抗譜r-zh對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果的差值，定位隱患缺陷，包括：
46、計(jì)算差值r＝dlia(zopen)-dlia(r-zh)，
47、其中，dlia(zopen)為首端寬頻特征阻抗譜zopen對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果，dlia(r-zh)為健康寬頻阻抗譜r-zh對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果；
48、在差值r的波形圖中識(shí)別峰值點(diǎn)；
49、根據(jù)峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)確定存在隱患缺陷的位置。
50、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種電子設(shè)備，所述設(shè)備包括存儲(chǔ)器、處理器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)指令，所述處理器用于在執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)指令時(shí)實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述的方法。
51、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述的方法。
52、本公開(kāi)提出的基于寬頻特征阻抗譜定位電力電纜隱患缺陷的方案，通過(guò)測(cè)量電纜末端開(kāi)路和短路時(shí)的首端寬頻特征阻抗譜，重構(gòu)健康寬頻阻抗譜，使得無(wú)需獲取實(shí)際健康電纜的阻抗譜參考值，解決了傳統(tǒng)it法對(duì)健康電纜參數(shù)的依賴(lài)問(wèn)題，大大提高了方法在已服役電纜上的適用性，并結(jié)合數(shù)字鎖相放大器(dlia)算法分析阻抗譜，以及通過(guò)自定義頻率間隔的基準(zhǔn)偽頻率計(jì)算參考頻率列表，克服了fft法受限于時(shí)間窗口和采樣率的缺陷，使定位步長(zhǎng)可以靈活調(diào)整，且具備更強(qiáng)的抗干擾能力，從而顯著提高了微弱隱患缺陷的識(shí)別靈敏度。此外，本方案通過(guò)計(jì)算首端寬頻特征阻抗譜與重構(gòu)健康寬頻阻抗譜分析結(jié)果的差值來(lái)定位缺陷的方法，避免了直接計(jì)算傳播系數(shù)的復(fù)雜性，使得該方法在實(shí)際工程中應(yīng)用更為簡(jiǎn)便。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，相比現(xiàn)有fft和it方法，本方案能更準(zhǔn)確地識(shí)別和定位電纜中的微弱隱患缺陷，具有顯著優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了在有限參數(shù)條件下對(duì)電力電纜隱患缺陷的精確定位，為電力系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)提供了技術(shù)支持。
53、本公開(kāi)提出的技術(shù)方案的其他特征和優(yōu)點(diǎn)詳見(jiàn)下文描述。