專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法，屬于測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈沖反射法是市話電纜故障測(cè)距的重要方法。市話電纜線路為傳輸線，當(dāng)市話電纜線路發(fā)生障礙時(shí)，會(huì)造成阻抗不匹配。根據(jù)電磁波在傳輸線中的傳播理論，電磁波會(huì)在障礙點(diǎn)產(chǎn)生反射。利用這一現(xiàn)象，可以測(cè)量市話線路的障礙點(diǎn)位置。
假若向一條發(fā)生障礙的線路上送入一個(gè)脈沖電壓，該脈沖電壓將沿線路向前傳播，當(dāng)遇到障礙點(diǎn)時(shí)，就會(huì)有反射脈沖返回到發(fā)送端。在發(fā)送端由測(cè)量?jī)x器將發(fā)送脈沖和反射脈沖波形記錄下來(lái)。根據(jù)波形上發(fā)送脈沖與反射脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)間差推算出電纜故障距離。通過(guò)識(shí)別反射脈沖極性，可以判定障礙性質(zhì)。斷線(開(kāi)路)障礙反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，而短路、混線障礙的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。
由于線路分布參數(shù)的存在，信號(hào)的幅值和相位在傳播中都會(huì)受到影響。線路的衰耗具有以下特性不同頻率分量衰減不同，高頻分量衰減大；不同頻率分量傳播速度不同，高頻分量傳播速度快。例如向線路注入一矩形脈沖信號(hào)，信號(hào)沿電纜傳播一定距離后，會(huì)發(fā)生失真——反射波幅值下降，并且不再具有陡峭的上升沿(如圖3)。而且，傳輸距離越長(zhǎng)，信號(hào)的幅值越小，失真越嚴(yán)重。在實(shí)際測(cè)試中，長(zhǎng)距離故障點(diǎn)測(cè)試的可靠性大大降低容易造成誤判。而由于誤判造成的損失會(huì)更加嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上電纜障礙點(diǎn)測(cè)試中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有效降低線路衰耗的影響，能夠提高電纜障礙點(diǎn)測(cè)試準(zhǔn)確率的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法，將測(cè)試信號(hào)注入待測(cè)電纜和獲取反射信號(hào)，其特征在于采用多種不同的脈沖信號(hào)，至少包括一種發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)和一種雙極性脈沖信號(hào)，在注入一種雙極性脈沖信號(hào)之前，首先注入一種發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)。
發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)為Marr小波或其它的小波波形。
在注入雙極性脈沖信號(hào)之前，首先注入Marr小波包括以下步驟
(1)Marr小波通過(guò)脈沖發(fā)射電路注入到待測(cè)電纜，并且通過(guò)信號(hào)接收電路記錄反射波形；(2)將反射信號(hào)向左平移n，計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρxy(n)和相關(guān)系數(shù)中絕對(duì)值最大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的位移nxy-Max；(3)根據(jù)ρ(nxy-Max)的極性判斷故障類(lèi)型；(4)將接收信號(hào)的位移nxy-Max換算為距離，得到發(fā)射小波測(cè)出的粗略的故障距離sx；(5)將得到的發(fā)射小波粗測(cè)的故障距離分別向左右拓展粗測(cè)故障距離的5％～10％，得到故障的大致區(qū)間[(0.9～0.95)sx，(1.05～1.1)sy]，并且將故障的大致區(qū)間的邊界換算為平移的點(diǎn)數(shù)nL和nH，然后分別向下取整和向上取整，得到位移點(diǎn)數(shù)的區(qū)間[nL，nH]；(6)將發(fā)射信號(hào)寬度小于粗測(cè)平移點(diǎn)數(shù)下限的雙極性方波通過(guò)脈沖發(fā)射電路注入到待測(cè)電纜，在反射信號(hào)前端不包含發(fā)射信號(hào)時(shí)，通過(guò)信號(hào)接收電路記錄反射波形，記為w(m)，m＝0，1，...，Mw-1，Mw為反射信號(hào)的寬度；(7)計(jì)算發(fā)射波形為雙極性方波時(shí)，發(fā)射波與反射波的相關(guān)系數(shù)，將反射信號(hào)平移的點(diǎn)數(shù)在區(qū)間[nL，nH]內(nèi)，計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρvw(n)，n＝nL，nL+1，...，nH；計(jì)算得出nH-nL+1個(gè)相關(guān)系數(shù)中選取絕對(duì)值最大的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的位移nvw-Max，然后將位移nvw-Max換算為距離。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法所具有的有益效果是有效地降低了線路衰耗對(duì)測(cè)試信號(hào)和反射信號(hào)的影響，提高了電纜障礙點(diǎn)測(cè)試的準(zhǔn)確率，可以有效的避免障礙點(diǎn)距離的誤判，提高了工作效率。


圖1為Marr小波的時(shí)域波形。
圖2為Marr小波的頻域波形。
圖3為ATP仿真方波600m開(kāi)路故障反射波形。
圖4為ATP仿真Marr小波600m開(kāi)路故障反射波形。
具體實(shí)施例方式
由于小波與雙極性方波作為發(fā)射波形相比較時(shí)具有以下特點(diǎn)
1、時(shí)、頻域上來(lái)看，方波脈沖在時(shí)域是有限的但在頻域是無(wú)限的.其反射波形高頻部分能量損失大、低頻部分能量損失小。而很多干擾的波形也具有這樣的特點(diǎn)，這使得雙極性方波的反射波容易受到干擾。而小波及其反射波形在時(shí)、頻域都具有較好的局部特性，反射波形不容易受到干擾。圖3、4給出了方波和Marr小波的發(fā)射波與反射波形。從這方面講，選用小波作為發(fā)射波形故障定位的可靠性高。
2、發(fā)射波與反射波的相關(guān)性上來(lái)看，雙極性方波在頻域上是無(wú)限的，其反射波畸變大，發(fā)射波與反射波的相關(guān)性低；而小波在頻域具有局部性，其反射波畸變小，發(fā)射波與反射波的相關(guān)性高。方波和Marr余弦脈沖作為發(fā)射波時(shí)發(fā)射波與反射波的相關(guān)系數(shù)如表1所示。從這方面講，選用小波作為發(fā)射波形故障定位的可靠性高。
表1方波和Marr小波作為發(fā)射波時(shí)發(fā)射波與反射波的相關(guān)系數(shù)對(duì)比

3、從時(shí)域波形來(lái)看，與小波相比雙極性方波具有陡峭的上升沿，并且能量集中在低頻部分。這使得在等發(fā)射波能量的情況下，雙極性方波的反射波能量更高并且上升沿更陡峭。從這方面講，選用雙極性方波作為發(fā)射波形故障定位的精度高。
從上述三方面分析可知，選用小波作為發(fā)射波形故障定位的可靠性更高，而選用雙極性方波作為發(fā)射波形故障定位的精度更高。因此可以首先將小波波形信號(hào)注入到待測(cè)電纜，利用小波脈沖發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)相關(guān)性高的特點(diǎn)，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行粗略定位，給出故障點(diǎn)的大致區(qū)間。然后將雙極性脈沖信號(hào)注入到待測(cè)電纜，僅在故障點(diǎn)的大致區(qū)間中搜索故障點(diǎn)，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。
測(cè)試及處理步驟如下(1)將一種小波波形通過(guò)脈沖發(fā)射電路注入到待測(cè)電纜，以Marr小波為例進(jìn)行說(shuō)明，也可以選擇其它的小波波形。Marr小波的時(shí)域波形為ψ(t)=(1-t2)et22,]]>頻域波形為


發(fā)射的Marr小波時(shí)域波形是以原點(diǎn)為波形的起始點(diǎn)，將其以采樣頻率fs離散化，記為x(m)，m＝0，1，...，Mx-1。其中，Mx為Marr小波發(fā)射脈沖的寬度，換算為時(shí)域的持續(xù)時(shí)間為Mx/fs。盡量選擇寬的發(fā)射波形，但也要考慮到發(fā)射信號(hào)的盲區(qū)不應(yīng)覆蓋故障點(diǎn)。發(fā)射信號(hào)的盲區(qū)為v·Mx/fs，v為電磁波在待測(cè)電纜中的傳播速度。
(2)通過(guò)信號(hào)接收電路記錄反射波形，記為y(m)，m＝0，1，...，My-1，My為反射信號(hào)的寬度。此處的反射信號(hào)前端不應(yīng)包含發(fā)射信號(hào)。
(3)計(jì)算發(fā)射波形為Marr小波時(shí)，發(fā)射波與反射波的相關(guān)系數(shù)。將反射信號(hào)向左平移n，利用如下公式計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρxy(n)=Σk=0Mx-1x(k)·y(k+n)[Σk=0Mx-1x2(k)]·[Σk=0Mx-1y2(k+n)],]]>n＝0，1，...，My-Mx-1。
(4)在(3)中計(jì)算出的My-Mx個(gè)相關(guān)系數(shù)中選取絕對(duì)值最大的點(diǎn)，即ρxy-Max=max0≤n≤My-Mx-1{|ρxy(n)|},]]>對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的位移為nxy-Max。
(5)根據(jù)ρ(nxy-Max)的極性判斷故障類(lèi)型ρ(nxy-Max)＞0為開(kāi)路故障；ρ(nxy-Max)＜0為短路故障。
(6)在(4)中得到的nxy-Max換算為距離即為發(fā)射小波測(cè)出的粗略的故障距離。
sx=v·nxy-Max2fs.]]>(7)根據(jù)(6)中得到的發(fā)射小波粗測(cè)的故障距離分別向左右拓展粗測(cè)故障距離的5％，得到一個(gè)故障的大致區(qū)間
。拓展的百分比可以根據(jù)實(shí)際的需要做一些微調(diào)，比如設(shè)置為10％。
(8)將(7)中得到的故障的大致區(qū)間的邊界換算為平移的點(diǎn)數(shù)。
和 分別表示向下取整和向上取整。這樣又得到一個(gè)位移點(diǎn)數(shù)的區(qū)間[nL，nH]。
(9)將雙極性方波通過(guò)脈沖發(fā)射電路注入到待測(cè)電纜，雙極性波形是以原點(diǎn)為波形的起始點(diǎn)，將其以采樣頻率fs離散化，記為v(m)，m＝0，1，...，Mv-1。其中，Mv為雙極性方波脈沖的寬度。盡量選擇寬的發(fā)射波形，但發(fā)射信號(hào)的寬度應(yīng)小于粗測(cè)平移點(diǎn)數(shù)的下限，即Mv＜nL。
(10)通過(guò)信號(hào)接收電路記錄反射波形，記為w(m)，m＝0，1，...，Mw-1，Mw為反射信號(hào)的寬度。此處的反射信號(hào)前端不應(yīng)包含發(fā)射信號(hào)。
(11)計(jì)算發(fā)射波形為雙極性方波時(shí)，發(fā)射波與反射波的相關(guān)系數(shù)。將反射信號(hào)平移的點(diǎn)數(shù)在(8)中計(jì)算出的平移點(diǎn)數(shù)的區(qū)間，利用如下公式計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρvw(n)=Σk=0Mx-1v(k)·w(k+n)[Σk=0Mx-1v2(k)]·[Σk=0Mx-1w2(k+n)],]]>n＝nL，nL+1，...，nH。
(12)在(11)中計(jì)算出的nH-nL+1個(gè)相關(guān)系數(shù)中選取絕對(duì)值最大的點(diǎn)，即ρvw-Max=maxnL≤n≤nH{|ρvw(n)|},]]>對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的位移為nvw-Max。
(13)在(12)中得到的nvw-Max換算為距離即為發(fā)射雙極性方波測(cè)出的精確的的故障距離，sv=v·nvw-Max2fs.]]>
權(quán)利要求
1.一種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法，將測(cè)試信號(hào)注入待測(cè)電纜和獲取反射信號(hào)，其特征在于采用多種不同的脈沖信號(hào)，至少包括一種發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)和一種雙極性脈沖信號(hào)，在注入一種雙極性脈沖信號(hào)之前，首先注入一種發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法，其特征在于發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)為Marr小波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法，其特征在于在注入雙極性脈沖信號(hào)之前，首先注入Marr小波包括以下步驟(1)Marr小波通過(guò)脈沖發(fā)射電路注入到待測(cè)電纜，并且通過(guò)信號(hào)接收電路記錄反射波形；(2)將反射信號(hào)向左平移n，計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρxy(n)和相關(guān)系數(shù)中絕對(duì)值最大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的位移nxy-Max；(3)根據(jù)ρ(nxy-Max)的極性判斷故障類(lèi)型；(4)將接收信號(hào)的位移nxy-Max換算為距離，得到發(fā)射小波測(cè)出的粗略的故障距離sx；(5)將得到的發(fā)射小波粗測(cè)的故障距離分別向左右拓展粗測(cè)故障距離的5％～10％，得到故障的大致區(qū)間[(0.9～0.95)sx，(1.05～1.1)sy]，并且將故障的大致區(qū)間的邊界換算為平移的點(diǎn)數(shù)nL和nH，然后分別向下取整和向上取整，得到位移點(diǎn)數(shù)的區(qū)間[nL，nH]；(6)信號(hào)寬度小于粗測(cè)平移點(diǎn)數(shù)下限的雙極性方波通過(guò)脈沖發(fā)射電路注入到待測(cè)電纜，在反射信號(hào)前端不包含發(fā)射信號(hào)時(shí)，通過(guò)信號(hào)接收電路記錄反射波形，記為w(m)，m＝0，1，...，Mw-1，Mw為反射信號(hào)的寬度；(7)計(jì)算發(fā)射波形為雙極性方波時(shí)，發(fā)射波與反射波的相關(guān)系數(shù)，將反射信號(hào)平移的點(diǎn)數(shù)在區(qū)間[nL，nH]內(nèi)，計(jì)算相關(guān)系數(shù)ρvw(n)，n＝nL，nL+1，...，nH；計(jì)算得出nH-nL+1個(gè)相關(guān)系數(shù)中選取絕對(duì)值最大的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)的位移nvw-Max，然后將位移nvw-Max換算為距離。
全文摘要
一種提高電纜障礙測(cè)試可靠性的方法，屬于測(cè)量領(lǐng)域。將測(cè)試信號(hào)注入待測(cè)電纜和獲取反射信號(hào)，其特征在于采用多種不同的脈沖信號(hào)，至少包括一種發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)和一種雙極性脈沖信號(hào)，在注入一種雙極性脈沖信號(hào)之前，首先注入一種發(fā)射波形與接收波形相關(guān)性高的脈沖信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法有效地降低了線路衰耗對(duì)測(cè)試信號(hào)和反射信號(hào)的影響，提高了電纜障礙點(diǎn)測(cè)試的準(zhǔn)確率，可以有效的避免障礙點(diǎn)距離的誤判，提高了工作效率，可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)市話電纜故障的測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/08GK1828324SQ20051004215
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月5日
發(fā)明者徐丙垠, 梁鵬 申請(qǐng)人:淄博科匯電氣有限公司