[发明专利]一种电力电缆宽频阻抗谱测试方法

权利要求书

1.一种电力电缆宽频阻抗谱测试方法，其特征在于，用于宽频阻抗谱测试系统中，所述宽频阻抗谱测试系统包括矢量网络分析仪和与所述矢量网络分析仪连接的屏蔽接线盒，所述屏蔽接线盒连接被测电力电缆的终端，所述电力电缆宽频阻抗谱测试方法包括：

步骤S110、在对所述宽频阻抗谱测试系统进行校准后，获取被测电力电缆的宽频阻抗谱数据；

步骤S120、根据所述被测电力电缆的宽频阻抗谱数据计算被测电力电缆的特性阻抗；

步骤S130、根据所述被测电力电缆的特性阻抗计算修正后的被测电力电缆的宽频阻抗谱；

所述矢量网络分析仪与所述屏蔽接线盒之间以及所述屏蔽接线盒与所述被测电力电缆之间均通过同轴电缆连接，连接所述屏蔽接线盒的同轴电缆与所述被测电力电缆之间还设置分叉引线，所述分叉引线的一端连接所述同轴电缆，另一端连接所述被测电力电缆；

所述对所述宽频阻抗谱测试系统进行校准包括：

根据所述矢量网络分析仪的开路、短路和负载校准功能对所述屏蔽接线盒及其两侧的同轴电缆在设置的扫频范围内进行校准；

所述获取被测电力电缆的宽频阻抗谱数据，包括：

根据宽频阻抗谱计算公式计算被测电力电缆的宽频阻抗谱复数值，其中所述宽频阻抗谱计算公式为：

Z_d(f)＝|Z_d(f)|·exp(j·Angle(Z_d(f)))，

其中，Z_d(f)表示被测电力电缆的宽频阻抗谱的幅值，Angle(Z_d(f))表示被测电力电缆的宽频阻抗谱的相位，f表示被测电力电缆的信号频率，j表示复数，exp(·)表示指数函数；

根据所述被测电力电缆的宽频阻抗谱复数值计算得到首端反射系数复数值，其中所述首端反射系数复数值表示为：

其中，Γ_d(f)表示首端反射系数复数值；

所述根据所述被测电力电缆的宽频阻抗谱数据计算被测电力电缆的特性阻抗，包括：

步骤S121、根据公式y₀(t)＝exp(-4·ln(2)·t²/w²)产生脉宽为w的高斯脉冲，并根据快速傅里叶变换对y₀(t)进行处理得到Y₀(f)＝FFT(y₀(t))，根据公式Y(f)＝Y₀(f)·Γ_d(f)计算得到反射信号y(t)的频域表达式Y(f)，其中t表示时间；

步骤S122、对Y(f)进行快速傅里叶逆变换处理得到时域反射信号y(t)＝IFFT(Y(f))，提取y(t)中表征分叉引线处反射的时域信号y₁(t)，并进行快速傅里叶变换处理得到Y₁(f)＝FFT(y₁(t))；

步骤S123、根据公式Γ₁(f)＝Y₁(f)/Y₀(f)计算分叉引线处的反射系数Γ₁(f)，并假设被测电力电缆的特性阻抗Z₀取值为10Ω；

步骤S124、计算得到交叉引线处的等效阻抗Z₁(f)，

步骤S125、根据公式Z′_d(f)＝Z_d(f)-Z₁(f)计算得到对应的Z′_d(f)，并根据转换函数f→t′将得到的Z′_d(f)相位Angle(Z′_d(f))转换为t′域信号Angle(Z′_d(t′))，对Angle(Z′_d(t′))进行快速傅里叶变换处理得到Angle(Z′_d(t′))的频谱FFT(Angle(Z′_d(t′)))，保留FFT(Angle(Z′_d(t′)))中除直流分量外能量最大点的信号，其他部分全部置零并进行快速傅里叶逆变换处理得到信号Angle(Z′_d·max(t′))，利用转换函数t′→f将t′域信号转换为频域信号Angle(Z′_d·max(f))；

步骤S126、计算Z′_d(f)的相位Angle(Z′_d(f))与步骤S125中计算得到的Angle(Z′_d·max(f))之间的皮尔逊相关系数ρ_Z：

其中，N表示进行计算的数据长度，mean(·)表示平均值；

步骤S127、以步长0.1Ω增大假设的被测电力电缆的特性阻抗Z₀：

Z₀＝Z₀+0.1；

步骤S128、重复步骤S124～步骤S127直至假设的被测电力电缆的特性阻抗Z₀取值为100Ω；

步骤S129、获取不同假设特性阻抗下步骤S126中计算得到的皮尔逊相关系数曲线，并将曲线中ρ_Z最大时对应的特性阻抗作为估计得到的被测电力电缆特性阻抗Z_0·E。