电力电缆缺陷的频域诊断方法及装置

本技术涉及电气工程，特别涉及一种电力电缆缺陷的频域诊断方法及装置。

背景技术：

1、电缆作为城市配电网中的重要组成部分，维系着城市电网的安全。敷设于电缆沟或者直埋于土地的电缆可能会受到机械破坏、化学损坏等长期异常运行环境的影响，发生电缆绝缘层的劣化，造成电缆系统安全稳定运行的隐患。不同于短路或者断路这类严重损坏的故障，绝缘劣化导致的软故障并不能导致电缆系统的立即崩溃，但是仍然会成为威胁电网稳定的不稳定因素，检测出异常老化段的位置，将会给针对电缆的巡检工作指出指导性的方向。

2、如今应用在电力电缆中定位隐患缺陷的方法主要分为行波法和阻抗法。行波法由于基于传输线理论，较阻抗法具有更高的精度，是高精度定位隐患缺陷的重要方法；而基于行波法的行波反射法因操作简单、不需要沿线巡检，适用范围更加广泛；其中，行波反射法又分为时域反射法、频域反射法和时频反射法，而频域反射法因为能够实现更微小的隐患缺陷的定位识别，更加具有优势。

3、但是，相关技术中的频域反射法需要较为昂贵和复杂的设备，诊断系统成本较高，且对测试环境有较高的要求，无法进行在线监测，而时域反射法对设备的要求较低，但灵活性和诊断定位准确度同样较低，因此单纯依靠频域反射法或时域反射法皆无法满足现有电力电缆缺陷的诊断需求，亟待解决。

技术实现思路

1、本技术提供一种电力电缆缺陷的频域诊断方法及装置，以解决相关技术中的频域反射法需要较为昂贵和复杂的设备，诊断系统成本较高，且对测试环境有较高的要求，无法进行在线监测，而时域反射法对设备的要求较低，但灵活性和诊断定位准确度同样较低，因此单纯依靠频域反射法或时域反射法皆无法满足现有电力电缆缺陷的诊断需求等问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种基于时域电压电流法定位电力电缆缺陷的频域诊断方法，包括以下步骤：通过激励发生器产生宽频信号，以采集待测电力电缆基于所述宽频信号产生的电压时域波形和电流时域波形；根据所述激励发生器的激励时域波形、所述电压时域波形和所述电流时域波形进行频域变换，得到所述待测电力电缆的阻抗特性；基于所述阻抗特性，结合所述待测电力电缆的历史健康电缆的诊断信息得到最终电力电缆隐患缺陷结果。

3、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述激励发生器的激励时域波形、所述电压时域波形和所述电流时域波形进行频域变换，得到所述待测电力电缆的阻抗特性，包括：根据所述电压时域波形和所述电流时域波形分别得到电压频域特性和电流频域特性；根据所述电压频域特性和所述电流频域特性得到所述宽频信号对应的注入点的初始阻抗特性；对所述初始阻抗特性进行纯粹处理，得到所述阻抗特性。

4、可选地，在本技术的一个实施例中，所述阻抗特性的处理公式为：

5、

6、其中，zcable(f)为经过处理后最终被用于分析的阻抗特性，zall(f)为未经处理的初始阻抗特性，u1(f)为激励时域波形分析得到的频域特性，zcable,health(f)为历史记录中健康状态电缆在f频率下的阻抗值，c为注入点处的电容容值，r为注入点处的看向地侧的对地电阻，π为常数，j表示虚数符号，f表示当前分析的频率。

7、可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于所述阻抗特性，结合所述待测电力电缆的历史健康电缆的诊断信息得到最终电力电缆隐患缺陷结果，包括：对所述阻抗特性进行积分变换分析，确定所述待测电力电缆的故障位置。

8、可选地，在本技术的一个实施例中，所述故障位置的分析公式为：

9、

10、k(f,x)＝e-2γ(f)x，

11、其中，f(x)为诊断函数，x为关注的电缆位置的坐标，γ(f)为电力电缆在频率f下的传播系数，f1和f2分别为变换分析的上限和下限,zcable(f)为经过处理后最终被用于分析的阻抗特性，k(f,x)为积分变换的核函数，其中f为分析频率，x为关注的电缆位置坐标。

12、本技术第二方面实施例提供一种基于时域电压电流法定位电力电缆缺陷的频域诊断装置，包括：采集模块，用于通过激励发生器产生宽频信号，以采集待测电力电缆基于所述宽频信号产生的电压时域波形和电流时域波形；处理模块，用于根据所述激励发生器的激励时域波形、所述电压时域波形和所述电流时域波形进行频域变换，得到所述待测电力电缆的阻抗特性；诊断模块，用于基于所述阻抗特性，结合所述待测电力电缆的历史健康电缆的诊断信息得到最终电力电缆隐患缺陷结果。

13、可选地，在本技术的一个实施例中，所述处理模块包括：第一处理单元，用于根据所述电压时域波形和所述电流时域波形分别得到电压频域特性和电流频域特性；第二处理单元，用于根据所述电压频域特性和所述电流频域特性得到所述宽频信号对应的注入点的初始阻抗特性；第三处理单元，用于对所述初始阻抗特性进行纯粹处理，得到所述阻抗特性。

14、可选地，在本技术的一个实施例中，所述阻抗特性的处理公式为：

15、

16、其中，zcable(f)为经过处理后最终被用于分析的阻抗特性，zall(f)为未经处理的初始阻抗特性，u1(f)为激励时域波形分析得到的频域特性，zcable,health(f)为历史记录中健康状态电缆在f频率下的阻抗值，c为注入点处的电容容值，r为注入点处的看向地侧的对地电阻，π为常数，j表示虚数符号，f表示当前分析的频率。

17、可选地，在本技术的一个实施例中，所述诊断模块包括：确定单元，用于对所述阻抗特性进行积分变换分析，确定所述待测电力电缆的故障位置。

18、可选地，在本技术的一个实施例中，所述故障位置的分析公式为：

19、

20、k(f,x)＝e-2γ(f)x，

21、其中，f(x)为诊断函数，x为关注的电缆位置的坐标，γ(f)为电力电缆在频率f下的传播系数，f1和f2分别为变换分析的上限和下限,zcable(f)为经过处理后最终被用于分析的阻抗特性，k(f,x)为积分变换的核函数，其中f为分析频率，x为关注的电缆位置坐标。

22、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的基于时域电压电流法定位电力电缆缺陷的频域诊断方法。

23、本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于时域电压电流法定位电力电缆缺陷的频域诊断方法。

24、本技术第五方面实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序被执行时，以用于实现如上的基于时域电压电流法定位电力电缆缺陷的频域诊断方法。

25、本技术实施例可以通过对采集的电压时域波形和电流时域波形进行变换分析得到电力电缆的阻抗特性，结合历史健康电缆的诊断信息得到最终电力电缆隐患缺陷结果，定位隐患缺陷的位置，从而弥补了单纯基于时域反射法低精度和基于频域反射法不能在线测量的缺陷，实现在线的高精度定位的同时压缩了诊断的成本，测试环境的要求较低且具有高度灵活性，实用性极高。由此，解决了相关技术中的频域反射法需要较为昂贵和复杂的设备，诊断系统成本较高，且对测试环境有较高的要求，无法进行在线监测，而时域反射法对设备的要求较低，但灵活性和诊断定位准确度同样较低，因此单纯依靠频域反射法或时域反射法皆无法满足现有电力电缆缺陷的诊断需求等问题。

26、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。