[发明专利]一种时域反射法电缆故障定位仿真方法

权利要求书

1.一种时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，包括下述步骤，

S100、根据被测电缆的运行参数利用Pspice仿真软件，建立电缆分布参数电路模型；

S200、利用Pspice仿真软件建立脉冲发生器、示波器的等效电路模型，其中脉冲发生器可设置不同脉冲宽度；

S300、建立连接被测电缆与脉冲发生器、示波器之间的同轴电缆传输线模型和同轴电缆传输线连结点的模型；

S400、根据所建仿真电路模型，运行仿真系统，测试任意结点的行波传播过程，同时还可测试出被测电缆实际反射脉冲波形，在已知行波在电缆中的传播速度时，利用入射脉冲和反射脉冲的时间差可求出电缆故障点的位置，根据测试波形，判断电缆故障的性质。

2.根据权利要求1所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，步骤S100中，建立电缆分布参数电路模型的具体方法为：

以被测电缆为原型，在Pspice仿真软件中建立有损电缆分布参数电路模型，其终端负载阻抗用R表示；当R设置为0时，表示被测电缆为短路故障；当R设置为无穷大时，表示被测电缆为开路故障。

3.根据权利要求2所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，建立有损电缆分布参数电路模型的方法为：

在Pspice仿真软件analog库中，选择名为TLOSSY的模型，设置有损电缆线模型的各项参数，其中包括单位长度电缆具有的电阻、电感、电容、电导值以及有损电缆的长度，有损电缆模型的终端阻抗用R来表示；当R设置为0时，表示被测电缆为短路故障；当R设置为无穷大时，表示被测电缆为开路故障。

4.根据权利要求1所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，步骤S200中，所述利用Pspice仿真软件建立脉冲发生器、示波器的等效电路模型的步骤包括：

脉冲发生器模型由脉冲信号源Vg和脉冲发生器的等效电阻Rg组成，在Pspice仿真软件中电源库source.lib中选择电压源信号，依据实际情况或仿真需要设定脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲周期；电阻Rg可从Pspice仿真软件的analog库中选择，可设置电阻Rg阻值大小与其连接的同轴电缆传输线的特征阻抗相等或依据实际情况设定阻抗值；

示波器模型由其等效电阻表示，从Pspice仿真软件的analog库中选择电阻模型，可设置其阻值大小与脉冲发生器的等效电阻Rg、同轴电缆传输线的特征阻抗均相等或依据实际情况设定其阻抗值。

5.根据权利要求1所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，步骤S300的具体方法为：

同轴电缆传输线模型采用Pspice中无损电缆模型，即analog库中名为T的模型，设置其特征抗参数，同轴传输电缆线连结点采用T接头连接器，其仿真模型可等效为三个共结点等值阻抗R1、R2和R3来表示，同样从Pspice仿真软件的analog库中选择电阻模型可设置其参数，最后连线R1、R2和R3使其共结点，完成对同轴传输电缆线连结点的建模。

6.根据权利要求1所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，步骤S400中，所述根据所建立的电路仿真模型，运行仿真系统的步骤包括：

根据设置的脉冲宽度及搭建的仿真电路各参数，测量任意结点的行波传播过程，同时观测被测电缆实际反射脉冲波形，测量的具体方法为：

在Analysis type中，选择TimeDomain(Transient)，即时域(瞬态)分析，设置仿真时间等参数；选择Pspice>Markers>Voltage Level,放置电压观测探针；然后再选择Pspice>Run运行Pspice，自动调用Probe模块，完成分析后，即可观测到所测结点的电压波形，其中包括输入到该结点的入射波和反射到该结点的反射波，通过调节放置电压观测探针的位置，则可观测该结点的电压波形。

7.根据权利要求6所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，所述根据仿真波形图测试电缆故障点距离并判断其故障性质的步骤包括：

已知脉冲在电缆中的传播速度为v，则根据下式就可求出电缆故障点距测试点的距离，

电缆短路故障时，在示波器所测的波形中，入射脉冲与反射脉冲的极性相反；电缆开路故障时，在示波器所测的波形中，入射脉冲与反射脉冲的极性相同。

8.根据权利要求1所述的时域反射法电缆故障定位仿真方法，其特征在于，步骤S400后还包括下述步骤：调节脉冲宽度及被测电缆的长度测试在“测试盲区”情况下，行波在电缆中传播的过程，具体为：

当入射脉冲和反射脉冲出现叠加现象，即存在测试盲区问题，由于在Pspice仿真软件中，脉冲发生器模型可由脉冲信号源Vg和脉冲发生器的等效电阻Rg来建立，通过减小脉冲信号源Vg的脉冲宽度或是减小被测电缆的长度，运行仿真系统，直至出现测试盲区现象，可观察在此种情况下脉冲波在电缆中传输的波形，通过仿真图，同样可分析电缆在不用故障情况下出现测试盲区时，行波在电缆中的传播规律。