一种电缆故障点定位方法及系统与流程

本发明涉及电力领域，具体为一种电缆故障点定位方法及系统。

背景技术：

1、作为基础设施，电缆是电力传输和分配的基本载体，确保了供电的正常和稳定。但是，电缆在制造、运输过程中，无法避免碰撞、挤压等，而且在使用过程中，由于环境条件恶劣，可能出现老化、绝缘损坏或局部放电等故障问题，这些问题如果得不到及时发现和解决，可能会导致电缆性能退化甚至失效，进而引发电力中断或通信故障。电缆故障定位能够准确识别和判断故障的类型、位置以及严重程度，这不仅可以显著降低停机时间和维修成本；而且通过对故障的早期发现与治理，可以有效延长电缆的使用寿命，提高资源利用效率，同时降低因电缆故障导致的安全隐患和社会经济损失。

2、反射系数谱分析技术是电缆故障定位的一种重要方式，其基本原理是通过对测试信号在电缆中的反射特性进行分析，从而确定信号在不同故障处的反射强度和位置。然而，在实际应用中，由于电缆线路中的环境噪声、测试设备本身的非线性误差以及信号传播过程中的衰减和多径干扰等因素，反射系数谱中往往存在较为严重的噪声污染。这些噪声不仅掩盖了故障信号的细节特征，还可能导致故障定位的误差，甚至产生误判。在保留故障信号特征的同时有效去除噪声对于提高定位准确性有很大帮助。

技术实现思路

1、为了提高电缆故障定位的准确性，在本发明的第一个方面提供了一种电缆故障点定位方法，所述方法包括以下步骤：

2、获取电缆的反射系数谱，计算所述反射系数谱的上包络线和下包络线，对上包络线和下包络线进行平滑处理，利用平滑处理后的上包络线和下包络线之间的曲线对反射系数谱进行去噪；

3、从去噪后的反射系数谱获取多个部分重叠的区间，对每个区间的反射系数谱采用多个不同窗函数进行积分变换，将同一个区间所有窗函数的积分变换结果的平均值作为区间的故障定位曲线，获取每个区间的极大值点处的位置，按照位置的接近程度对位置分组，将同一组中的位置的平均值作为电缆故障点的位置。

4、可选地，所述对上包络线和下包络线进行平滑处理，具体为：

5、计算上包络线和下包络线的平均值构成中间曲线；

6、从中间曲线上取多个参考点，计算每个参考点到上包络线的距离构成上包络距离集合，计算每个参考点到下包络线的距离构成下包络距离集合；

7、对上包络距离集合和下包络距离集合分别进行高斯滤波，将滤波后上包络距离集合和下包络距离集合求平均得到参考集合；

8、根据参考集合中的距离调整上下包络线中和参考集合中距离对应的点的位置。

9、可选地，所述利用平滑处理后的上包络线和下包络线之间的曲线对反射系数谱进行去噪，具体为：

10、获取上包络线中与反射系数谱中极大值对应的点作为上包络线的特征点，并获取下包络线中与反射系数谱中极小值对应的点作为下包络线的特征点；

11、计算上包络线的特征点的法向量，并得到法向量与下包络线的交点，将上包络线的特征点和对应交点构成的线段作为特征线段；计算下包络线的特征点的法向量，并得到法向量与上包络线的交点，将下包络线的特征点和对应交点构成的线段作为特征线段；

12、在每个特征线段等间隔的取预设个数点，并按照与上包络线的距离对每个特征线段的预设个数点进行排序；

13、取出每个特征线段中相同序号的点并进行曲线拟合得到上下包络线之间的曲线；

14、将反射系数谱按照极大值和极小值划分为多个区域，所述区域有相邻的极大值和极小值区域构成；

15、计算每个区域中反射系数谱与上下包络线之间的每个曲线的交点个数，若交点个数大于1，则获取交点个数大于1曲线的前一个和后一个曲线，利用前一个曲线和后一个曲线与所述区域中反射系数谱的交点，重新生成前一个曲线和后一个曲线与区域中反射系数谱的交点之间的曲线。

16、可选地，所述从去噪后的反射系数谱获取多个部分重叠的区间，具体为：

17、获取反射系数谱中频率范围，在所述频率范围内得到多个部分重叠的区间，每个区间的长度与所述频率范围的比值大于预设值。

18、可选地，所述获取每个区间的极大值点处的位置后，还包括：

19、判断极大值点处的位置是否在预设范围内，若是，则保留极大值点，否则，删除极大值点。

20、另外一方面，本发明提供一种电缆故障点定位系统，所述系统包括以下模块：

21、去噪模块，用于获取电缆的反射系数谱，计算所述反射系数谱的上包络线和下包络线，对上包络线和下包络线进行平滑处理，利用平滑处理后的上包络线和下包络线之间的曲线对反射系数谱进行去噪；

22、故障定位模块，用于从去噪后的反射系数谱获取多个部分重叠的区间，对每个区间的反射系数谱采用多个不同窗函数进行积分变换，将同一个区间所有窗函数的积分变换结果的平均值作为区间的故障定位曲线，获取每个区间的极大值点处的位置，按照位置的接近程度对位置分组，将同一组中的位置的平均值作为电缆故障点的位置。

23、可选地，所述对上包络线和下包络线进行平滑处理，具体为：

24、计算上包络线和下包络线的平均值构成中间曲线；

25、从中间曲线上取多个参考点，计算每个参考点到上包络线的距离构成上包络距离集合，计算每个参考点到下包络线的距离构成下包络距离集合；

26、对上包络距离集合和下包络距离集合分别进行高斯滤波，将滤波后上包络距离集合和下包络距离集合求平均得到参考集合；

27、根据参考集合中的距离调整上下包络线中和参考集合中距离对应的点的位置。

28、可选地，所述利用平滑处理后的上包络线和下包络线之间的曲线对反射系数谱进行去噪，具体为：

29、获取上包络线中与反射系数谱中极大值对应的点作为上包络线的特征点，并获取下包络线中与反射系数谱中极小值对应的点作为下包络线的特征点；

30、计算上包络线的特征点的法向量，并得到法向量与下包络线的交点，将上包络线的特征点和对应交点构成的线段作为特征线段；计算下包络线的特征点的法向量，并得到法向量与上包络线的交点，将下包络线的特征点和对应交点构成的线段作为特征线段；

31、在每个特征线段等间隔的取预设个数点，并按照与上包络线的距离对每个特征线段的预设个数点进行排序；

32、取出每个特征线段中相同序号的点并进行曲线拟合得到上下包络线之间的曲线；

33、将反射系数谱按照极大值和极小值划分为多个区域，所述区域有相邻的极大值和极小值区域构成；

34、计算每个区域中反射系数谱与上下包络线之间的每个曲线的交点个数，若交点个数大于1，则获取交点个数大于1曲线的前一个和后一个曲线，利用前一个曲线和后一个曲线与所述区域中反射系数谱的交点，重新生成前一个曲线和后一个曲线与区域中反射系数谱的交点之间的曲线。

35、可选地，所述从去噪后的反射系数谱获取多个部分重叠的区间，具体为：

36、获取反射系数谱中频率范围，在所述频率范围内得到多个部分重叠的区间，每个区间的长度与所述频率范围的比值大于预设值。

37、可选地，所述获取每个区间的极大值点处的位置后，还包括：

38、判断极大值点处的位置是否在预设范围内，若是，则保留极大值点，否则，删除极大值点。

39、为了消除噪声对电缆故障定位的影响，本发明利用平滑处理后的反射系数谱的上包络线和下包络线之间的曲线对反射系数谱进行去噪；而且采用不同窗函数对反射系数谱的不同频率范围进行积分变换，然后利用不同频率范围积分变换结果确定故障位置，提高了电缆故障定位的准确性。