CN115469187A - 电缆故障的测距方法、装置以及处理器 - Google Patents

电缆故障的测距方法、装置以及处理器 Download PDF

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CN115469187A CN202211202878.4A CN202211202878A CN115469187A CN 115469187 A CN115469187 A CN 115469187A CN 202211202878 A CN202211202878 A CN 202211202878A CN 115469187 A CN115469187 A CN 115469187A
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Abstract

本发明公开了一种电缆故障的测距方法、装置以及处理器。该发明包括：在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。通过本发明，解决了相关技术中电缆发生故障后，采用的故障测试方法的测距精度较低以及测距时间较长的技术问题。

Description

电缆故障的测距方法、装置以及处理器
技术领域
本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种电缆故障的测距方法、装置以及处理器。
背景技术
电缆发生故障后，如果故障不能得到及时处理，就会严重影响到供电可靠性，影响生产作业，从而造成巨大的经济损失。相反，如果能够快速确定故障线路并定位故障位置，则能有效缩短停电时间，有效提高供电可靠性，恢复生产作业。因此，对于电缆故障精确测距方法的研究有着重大的工程实用价值。
相关技术中，电力电缆故障现有测距方法可分为阻抗法和行波法，阻抗法测距原理是通过仪器测量得到测量点的电气量,然后根据测得的电气量列写电路方程，通过求解方程得到测量点到故障点的阻抗从而求得故障距离。阻抗法可细分为电桥法和分布参数法。电桥法是将被测电缆的故障相与非故障相末端相连，电桥桥臂一侧接故障相，另一侧接非故障相，调节桥臂上的可调电阻，使电桥达到平衡状态。在电缆长度已知的情况下，根据电桥平衡条件求出故障距离。分布参数法是依靠线路分布参数理论推导出故障距离的方法，其原理是对发生高阻故障的电缆的首端施加高压正弦信号，使故障点发生闪络，故障点的高阻电阻变为电弧电阻。利用电弧电阻纯阻性的原理，在线路首端测量电流和电压，由线路分布参数理论求出待测电缆各点的电压和电流，找到故障点位置。目前行波法可分为高压方法和低压方法，其中低压方法是一种利用脉冲发射装置在测量端发射低压脉冲信号，同时在测量端检测反射脉冲的方法。通过发射脉冲与反射脉冲的时间间隔，根据波速计算出故障距离。低压法适用于断路故障、低阻故障和短路故障的测量。而高压法主要用于高阻测距，其是通过发送高压信号击穿电缆，利用击穿时产生的故障行波测距。
电桥法测距原理简单，易于实现，但是其精度较低和测距时间较长，且高阻故障故障电流小，存在测距局限性。分布参数法建立的数学模型过于理想，现场实际测距结果误差较大。目前将脉冲施加在电缆芯线与大地之间的低压行波法对于高阻故障测距效果不佳，这是因为行波反射系数小，测量端很难识别到反射波，进而影响反射波的检测。高压行波法的击穿故障点的时间较难确定，而且，击穿时产生的故障行波较为复杂，使得波头识别较为困难，同时高压设备较为笨重，便携性较差，且存在一定的危险性。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电缆故障的测距方法、装置以及处理器，以解决相关技术中电缆发生故障后，采用的故障测试方法的测距精度较低以及测距时间较长的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电缆故障的测距方法。该发明包括：在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。
进一步地，在控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内之前，该方法还包括：控制故障电缆悬空设置，并确定故障电缆的任意一个端口为预设端口，其中，故障电缆包括两个端口。
进一步地，预设脉冲波为矩形脉冲波，依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差，包括：将预设脉冲波的第一个上升沿对应的时刻，确定为第一采样时刻；将反射波的最后一个上升沿对应的时刻，确定为第二采样时刻；获取故障电缆对应的采样频率，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差。
进一步地，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差，包括：通过公式一，计算行波时间差，公式一为：Δt＝(x2-x1)/f，Δt为行波时间差，x2为第二采样时刻，x1为第一采样时刻，f为采样频率。
进一步地，获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度，包括：获取故障电缆的电缆长度；在预设端口之外的另一个端口处，采集预设脉冲波信号，并确定采集预设脉冲波信号对应的时刻，其中，预设脉冲波还通过故障电缆中的完好相达到另一个端口处；获取发射预设脉冲波的发射时刻，依据发射时刻与采集预设脉冲波信号的时刻之间的时间差；依据电缆长度以及时间差，确定行波速度。
进一步地，依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离，包括：依据第二公式，计算距离，其中，第二公式为：L＝0.5v×Δt，其中，L为距离，v为行波速度，Δt为行波时间差。
进一步地，预设脉冲波为电压幅值为60V-200V，脉冲宽度为100ns-5μs的可调矩形脉冲波。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电缆故障的测距装置。该装置包括：第一控制单元，用于在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；第一确定单元，用于依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；第一获取单元，用于获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；第二确定单元，用于依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。
通过本发明，采用以下步骤：在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离，解决了相关技术中电缆发生故障后，采用的故障测试方法的测距精度较低以及测距时间较长的技术问题，进而达到了增加反射脉冲的辨识准确度，提高了故障测距精度的技术效果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例提供的一种电缆故障的测距方法的流程图；以及
图2是本申请提供的屏蔽层电缆对应的电路连接图；
图3为本申请提供的四层单芯结构示意图；
图4为本申请提供的单芯四层结构电缆故障示意图；
图5为本申请提供的电缆导体层电磁特性示意图；
图6为本申请提供的电缆耦合模型示意图；
图7为传统技术中脉冲波注入在缆芯与地之间的示意图；
图8为本申请提供的将脉冲波注入在缆芯与屏蔽层之间的示意图；
图9为本申请提供的故障点行波折反射示意图；
图10是根据本发明实施例提供的一种电缆故障的测距装置的示意图。
其中，包括以下附图标记：
闭合环路：501。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明的实施例，提供了一种电缆故障的测距方法。
图1是根据本发明实施例提供的一种电缆故障的测距方法的流程图。如图1所示，该发明包括以下步骤：
步骤S101，在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；
上述地，通常情况下，待测故障电缆包括首端和末端，在本申请中提供的测距方法中，将首端作为测试端，也即脉冲发射端。
步骤S102，依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；
步骤S103，获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；
步骤S104，依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。
本发明针对带屏蔽层电缆发生低阻故障时，提出了一种新型电缆故障测距方法。本发明与传统的低压方法类似，测距原理均是通过在电缆首端注入矩形脉冲，检测故障点处的反射波形到达的时间，根据已知的行波波速实现故障测距，与传统方法不同的是，本方法借助了电缆的屏蔽层结构，利用了电缆的缆芯与屏蔽层的电磁感应增大反射脉冲幅值的特性。即本申请是将脉冲施加在缆芯与屏蔽层之间，而不是传统方法的缆芯与地之间，本申请提供的屏蔽层电缆对应的电路连接图，如图2所示。图3为本申请提供的四层单芯结构示意图，根据电缆多导体层多绝缘层结构的特性，图4为单芯四层结构电缆故障示意图，如图4所示，图4中分析了电缆发生故障时过渡电阻情况，以及缆芯与屏蔽层脉冲电压和电流的耦合作用，实现了反射脉冲幅值的放大作用，提高反射脉冲识别的准确度。
与传统方法相比，本申请提供的测距方法能定量分析多导体层电缆的折反射现象，同时本发明能够提高反射脉冲幅值，提高电缆故障测距的准确度，具有较强的耐过渡电阻能力。本申请提供的测距方法其原理主要包括以下内容：
1)分析电缆多导体层、多绝缘层结构发生接地故障时过渡电阻情形，如图4所示。由于电缆是多导体结构，缆芯不能直接与大地相连，对于单芯四层结构的电缆来说，在电缆发生接地故障时，其需要通过屏蔽层与大地构成回路，所以当电缆发生接地故障时，故障点的过渡电阻应由两部分组成，即缆芯与屏蔽层之间的过渡电阻Rf1和屏蔽层与大地之间的过渡电阻Rf2。
2)：分析入射脉冲行波在电缆导体层传输时的电磁耦合特性，如图4所示。当在电缆注入预设脉冲信号时，脉冲信号将沿着芯线从首端向末端传输，芯线上出现电流行波和电压行波。电流行波相当于一个磁场源，初始时刻，由于屏蔽层感应电流的去磁作用，屏蔽层外空间磁场强度H不会发生突变，保持原值零。根据圆柱面导线电流产生的磁场规律，圆柱内部磁场强度为零，圆柱外部磁场强度等价于具有等大电流在圆柱中轴线产生的磁场，在本申请优选的一种实施例中，预设脉冲信号为矩形脉冲信号。
图5为本申请提供的电缆导体层电磁特性示意图，对于图5中的闭合环路501，由安培环路定理，可得：
∮LHdl＝ic+is＝0 (1)
其中，H为闭合环路的磁场强度，初始时刻值为0，ic为缆芯注入的电流，is为屏蔽层产生的感应电流。
由式(1)可知，缆芯注入电流ic与屏蔽层的感应电流is在初始时刻大小相等，方向相反。之后，随着感应电流的衰减，磁场不断向外部扩散，外部磁场强度H逐渐增大，最终形成均匀分布。由于屏蔽层的磁导率远大于空气和外绝缘层的磁导率，因而磁力线主要分布在屏蔽层中，外部磁场强度变化较慢，对于入射脉冲来说，其脉冲宽度窄，通常为100ns-5μs，电缆屏蔽层外磁场强度变化很小，可近似认为电缆屏蔽层外磁场强度为0，由(1)可知，当脉冲行波在缆芯传输时，屏蔽层相应位置将感应出与缆芯电流大小相等、方向相反的电流。
3)：依据行波传输原理分析电压、电流与阻抗的关系，如图6所示。电缆结构从内到外分别是芯线、内绝缘层、金属屏蔽层、外绝缘层。根据行波传输原理，电缆中各导体层的电压传输方程可由(2)所示的阻抗矩阵形式表示：
Figure BDA0003873149290000071
将(2)所示的电缆电压传输方程展开，可得到各导体层的电压、电流特性：
Figure BDA0003873149290000072
其中：uc代表缆芯电压行波，us代表屏蔽层电压行波，ic代表缆芯电流行波，is代表屏蔽层电流行波，Zc表示缆芯自波阻抗，Zs表示屏蔽层自波阻抗，Zsc表示缆芯与屏蔽层间的互波阻抗，根据对称性，Zcs和Zsc相等。由于屏蔽层电流is产生的磁通全部与缆芯交链，因而屏蔽层的自波阻抗Zs等于缆芯与屏蔽层的互波阻抗Zcs；而缆芯电流ic产生的磁通只有一部分与屏蔽层相交链，因而缆芯自波阻抗Zc大于缆芯与屏蔽层的互波阻抗Zsc。
根据式(3)可知，屏蔽层上电流将会在缆芯与屏蔽层上产生相同的电压。当屏蔽层电流方向为正时，屏蔽层和缆芯对地电压为正；当屏蔽层电流方向为负时，屏蔽层和缆芯对地电压为负。缆芯电流在缆芯和屏蔽层产生电压的方向与缆芯电流有关，当缆芯电流方向为正时，屏蔽层和缆芯的对地电压为正；当缆芯电流方向为负时，屏蔽层和缆芯的对地电压为负。
4)分析传统方法与本文方法反射脉冲幅值特性。传统方法是将入射脉冲施加在缆芯与大地之间，如图7所示。本文方法是将入射脉冲施加在缆芯与屏蔽层之间，如图8所示。
当在电缆首端注入一幅值为U的正入射脉冲时，缆芯上将产生正的电流行波，对于将脉冲施加在缆芯与大地的脉冲注入方式，由于屏蔽层悬空，其首端电流为0，不会对缆芯电流行波产生影响，因而缆芯产生的电流行波幅值可由式(4)得到：
Figure BDA0003873149290000081
而对于将脉冲施加在缆芯与屏蔽层的脉冲注入方式，由于首端屏蔽层与缆芯相连，缆芯电流与屏蔽层电流大小相等，方向相反，由式(3)可得缆芯上产生的电流行波幅值为：
Figure BDA0003873149290000082
当行波传输至故障点，将会在故障点处产生反射，故障点处电压、电流特性可由图9描述。缆芯与屏蔽层的电磁特性会影响故障点处电压、电流边界条件，由式(1)可知，缆芯与屏蔽层的电流关系，即式(6):
Figure BDA0003873149290000083
由式(3)和式(6)可得图9中A、B的对地电压为：
Figure BDA0003873149290000084
其中，Zc表示缆芯自波阻抗，Zsc表示缆芯与屏蔽层间的互波阻抗；Zs表示屏蔽层自波阻抗。
需要说明的是，故障电缆包括两个端口，一般箱型变电站的出口处作为故障电缆的首端。
据根据故障点处只能有一个电压和一个电流的边界条件，列写突变点处在时域的电流与电压方程，可得式(8)：
Figure BDA0003873149290000091
从而可解得电缆故障点处电压反射系数αu和向电流反射系数系数αi，即式(9)：
Figure BDA0003873149290000092
当行波传输回首端时，会继续在首端发生折反射，设备检测到的脉冲是在反射后的结果，根据上述对故障点处行波折反射系数的分析，同理可得行波在首端的反射系数。式(10)是传统方法在首端的折反射系数，式(11)是本文方法在首端的反射系数。式中Req表示装置的等效内阻。
Figure BDA0003873149290000093
Figure BDA0003873149290000094
根据式(4)、(5)、(9)、(10)、(11)可得本文方法与传统方法反射脉冲幅值比n，即本方法相比传统方法的放大倍数，如式(12)所示。
Figure BDA0003873149290000101
对于两种方法，反射脉冲幅值比n与缆芯自波阻抗、缆芯与屏蔽层互波阻抗以及装置内阻有关，且n值始终大于1。当Zc＝2Zcs，Req＝Zcs时，由(12)可知反射脉冲幅值比n＝3。因此在典型参数下，本文方法能够有效提升反射脉冲幅值，增大反射脉冲识别准确度。
因此，基于上述1)-4)，本申请提出了一种测距方法，其故障电缆的电路连接图如图2所示。
具体地，该方法还包括控制故障电缆悬空设置，并确定故障电缆的任意一个端口为预设端口，其中，故障电缆包括两个端口。也即首端作为测试端，也即脉冲发射端以及电压行波检测端(采集反射波数据端)，在首端通过高速AD对屏蔽层与缆芯之间的波形数据进行采集。
在一种可选的实施例中，预设脉冲波为电压幅值为60V-200V，脉冲宽度为100ns-5μs的可调矩形脉冲波。需要说明的是，能够实现本申请的其他脉冲波均为本申请中的预设脉冲波，不限于矩形波一种，在此不一一赘述。
进一步地，在缆芯以及屏蔽层之间注入预设脉冲波之后，可以得到入射脉冲波以及反射脉冲波对应的两个采样时刻，也即，将预设脉冲波的第一个上升沿对应的时刻，确定为第一采样时刻；将反射波的最后一个上升沿对应的时刻，确定为第二采样时刻；获取故障电缆对应的采样频率，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差。其中，通过采样时刻，来确定入射波与反射波之间的行波时间差。
进一步地，通过以下公式，计算行波时间差：Δt＝(x2-x1)/f，Δt为行波时间差，x2为第二采样时刻，x1为第一采样时刻，f为采样频率。
在一种可选的实施例中，获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度，包括：获取故障电缆的电缆长度；在预设端口之外的另一个端口处，采集预设脉冲波信号，并确定采集预设脉冲波信号对应的时刻，其中，预设脉冲波还通过故障电缆中的完好相达到另一个端口处；获取发射预设脉冲波的发射时刻，依据发射时刻与采集预设脉冲波信号的时刻之间的时间差；依据电缆长度以及时间差，确定行波速度。其中，脉冲信号术语高频信号，其在电缆传输中的速度为恒定值。将利用完好相和已知电缆长度，测量得到行波速度v。
根据上述测得的行波时间差以及行波速度，根据故障测距公式，计算故障距离为：L＝0.5v×Δt，其中，L为距离，v为行波速度，Δt为行波时间差，故障距离为故障点到首端的距离。
本发明实施例提供的一种电缆故障的测距方法，与现有测距方法相比，本申请利用了缆芯与屏蔽层的电磁特性，在注入相同电压脉冲的情况下，本申请产生的电流行波幅值更大，进而使得反射脉冲电压幅值更大。同时，本申请在首端的电压反射系数更大，进一步扩大了两种申请反射脉冲电压幅值的差值。本申请原理简单且易于实现，通过对现有电缆测距申请的改进，在故障情况相同时，可将反射脉冲幅值放大2倍以上，大大增加了反射脉冲的辨识准确度，提高了故障测距精度。
需要说明的是，本申请提供的方案中，关键环节在于利用安培环路定理分析多导体层电缆行波特性，解决了多导体电缆行波现象分析困难的问题，同时本方法依据将脉冲注入在屏蔽层能够产生更大的电流行波、以及增大首端反射系数的特点。实现了反射脉冲信号进行放大，利于反射脉冲识别，提高测距准确性。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例还提供了一种电缆故障的测距装置，需要说明的是，本发明实施例的一种电缆故障的测距装置可以用于执行本发明实施例所提供的用于一种电缆故障的测距方法。以下对本发明实施例提供的一种电缆故障的测距装置进行介绍。
图10是根据本发明实施例提供的一种电缆故障的测距装置的示意图。如图10所示，该装置包括：第一控制单元101，用于在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；第一确定单元102，用于依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；第一获取单元103，用于获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；第二确定单元104，用于依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。
可选地，该装置还包括：第二确定单元104，用于在控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内之前，控制故障电缆悬空设置，并确定故障电缆的任意一个端口为预设端口，其中，故障电缆包括两个端口。
可选地，第一确定单元102，包括：第一确定子单元，用于将预设脉冲波的第一个上升沿对应的时刻，确定为第一采样时刻；第二确定子单元，用于将反射波的最后一个上升沿对应的时刻，确定为第二采样时刻；第一计算子单元，用于获取故障电缆对应的采样频率，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差。
可选地，计算子单元，包括：计算模块，用于通过公式一，计算行波时间差，公式一为：Δt＝(x2-x1)/f，Δt为行波时间差，x2为第二采样时刻，x1为第一采样时刻，f为采样频率。
可选地，第一获取单元103，包括：获取子单元，用于获取故障电缆的电缆长度；采集子单元，用于在预设端口之外的另一个端口处，采集预设脉冲波信号，并确定采集预设脉冲波信号对应的时刻，其中，预设脉冲波还通过故障电缆中的完好相到达另一个端口处；第二确定子单元，用于获取发射预设脉冲波的发射时刻，并确定发射时刻与采集预设脉冲波信号的时刻之间的时间差；第三确定子单元，用于依据电缆长度以及时间差，确定行波速度。
可选地，第二确定单元104，包括：第二计算子单元，用于依据第二公式，计算距离，其中，第二公式为：L＝0.5v×Δt，其中，L为距离，v为行波速度，Δt为行波时间差。
可选地，预设脉冲波为电压幅值为60V-200V，脉冲宽度为100ns-5μs的可调矩形脉冲波。
本发明实施例提供的一种电缆故障的测距装置，通过第一控制单元101，用于在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；第一确定单元102，用于依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；第一获取单元103，用于获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；第二确定单元104，用于依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离，解决了相关技术中电缆发生故障后，采用的故障测试方法的测距精度较低以及测距时间较长的技术问题，进而达到了增加反射脉冲的辨识准确度，提高了故障测距精度的技术效果。
一种电缆故障的测距装置包括处理器和存储器，上述第一控制单元101等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决相关技术中电缆发生故障后，采用的故障测试方法的测距精度较低以及测距时间较长的技术问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现一种电缆故障的测距方法。
本发明实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行一种电缆故障的测距方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。
可选地，在控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内之前，该方法还包括：控制故障电缆悬空设置，并确定故障电缆的任意一个端口为预设端口，其中，故障电缆包括两个端口。
可选地，预设脉冲波为矩形脉冲波，依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差，包括：将预设脉冲波的第一个上升沿对应的时刻，确定为第一采样时刻；将反射波的最后一个上升沿对应的时刻，确定为第二采样时刻；获取故障电缆对应的采样频率，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差。
可选地，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差，包括：通过公式一，计算行波时间差，公式一为：Δt＝(x2-x1)/f，Δt为行波时间差，x2为第二采样时刻，x1为第一采样时刻，f为采样频率。
可选地，获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度，包括：获取故障电缆的电缆长度；在预设端口之外的另一个端口处，采集预设脉冲波信号，并确定采集预设脉冲波信号对应的时刻，其中，预设脉冲波还通过故障电缆中的完好相达到另一个端口处；获取发射预设脉冲波的发射时刻，依据发射时刻与采集预设脉冲波信号的时刻之间的时间差；依据电缆长度以及时间差，确定行波速度。
可选地，依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离，包括：依据第二公式，计算距离，其中，第二公式为：L＝0.5v×Δt，其中，L为距离，v为行波速度，Δt为行波时间差。
可选地，预设脉冲波为电压幅值为60V-200V，脉冲宽度为100ns-5μs的可调矩形脉冲波。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本发明还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：在故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内，并采集缆芯以及屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差；获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度；依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离。
可选地，在控制预设脉冲波注入至缆芯以及屏蔽层构成的空间内之前，该方法还包括：控制故障电缆悬空设置，并确定故障电缆的任意一个端口为预设端口，其中，故障电缆包括两个端口。
可选地，预设脉冲波为矩形脉冲波，依据预设脉冲波以及反射波数据，确定预设脉冲波以及反射波之间对应的行波时间差，包括：将预设脉冲波的第一个上升沿对应的时刻，确定为第一采样时刻；将反射波的最后一个上升沿对应的时刻，确定为第二采样时刻；获取故障电缆对应的采样频率，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差。
可选地，依据采样频率、第二采样时刻以及第一采样时刻，计算行波时间差，包括：通过公式一，计算行波时间差，公式一为：Δt＝(x2-x1)/f，Δt为行波时间差，x2为第二采样时刻，x1为第一采样时刻，f为采样频率。
可选地，获取预设脉冲波在故障电缆内的行波速度，包括：获取故障电缆的电缆长度；在预设端口之外的另一个端口处，采集预设脉冲波信号，并确定采集预设脉冲波信号对应的时刻，其中，预设脉冲波还通过故障电缆中的完好相达到另一个端口处；获取发射预设脉冲波的发射时刻，依据发射时刻与采集预设脉冲波信号的时刻之间的时间差；依据电缆长度以及时间差，确定行波速度。
可选地，依据行波时间差以及行波速度，确定故障电缆中的故障点与预设端口之间的距离，包括：依据第二公式，计算距离，其中，第二公式为：L＝0.5v×Δt，其中，L为距离，v为行波速度，Δt为行波时间差。
可选地，预设脉冲波为电压幅值为60V-200V，脉冲宽度为100ns-5μs的可调矩形脉冲波。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆故障的测距方法，其特征在于，故障电缆包括缆芯以及屏蔽层，所述方法包括：
在所述故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至所述缆芯以及所述屏蔽层构成的空间内，并采集所述缆芯以及所述屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；
依据所述预设脉冲波以及所述反射波数据，确定所述预设脉冲波以及所述反射波之间对应的行波时间差；
获取所述预设脉冲波在所述故障电缆内的行波速度；
依据所述行波时间差以及所述行波速度，确定所述故障电缆中的故障点与所述预设端口之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制预设脉冲波注入至所述缆芯以及所述屏蔽层构成的空间内之前，所述方法还包括：
控制所述故障电缆悬空设置，并确定所述故障电缆的任意一个端口为所述预设端口，其中，所述故障电缆包括两个所述端口。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设脉冲波为矩形脉冲波，依据所述预设脉冲波以及所述反射波数据，确定所述预设脉冲波以及所述反射波之间对应的行波时间差，包括：
将所述预设脉冲波的第一个上升沿对应的时刻，确定为第一采样时刻；
将所述反射波的最后一个上升沿对应的时刻，确定为第二采样时刻；
获取所述故障电缆对应的采样频率，依据所述采样频率、所述第二采样时刻以及所述第一采样时刻，计算所述行波时间差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据所述采样频率、所述第二采样时刻以及所述第一采样时刻，计算所述行波时间差，包括：
通过公式一，计算所述行波时间差，所述公式一为：
Δt＝(x2-x1)/f，Δt为所述行波时间差，x2为所述第二采样时刻，x1为所述第一采样时刻，f为所述采样频率。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述预设脉冲波在所述故障电缆内的行波速度，包括：
获取所述故障电缆的电缆长度；
在所述预设端口之外的另一个端口处，采集预设脉冲波信号，并确定采集所述预设脉冲波信号对应的时刻，其中，所述预设脉冲波还通过所述故障电缆中的完好相达到所述另一个端口处；
获取发射所述预设脉冲波的发射时刻，依据所述发射时刻与采集所述预设脉冲波信号的时刻之间的时间差；
依据所述电缆长度以及所述时间差，确定所述行波速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述行波时间差以及所述行波速度，确定所述故障电缆中的故障点与所述预设端口之间的距离，包括：
依据第二公式，计算所述距离，其中，所述第二公式为：
L＝0.5v×Δt，其中，L为所述距离，v为所述行波速度，Δt为所述行波时间差。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述预设脉冲波为电压幅值为60V-200V，脉冲宽度为100ns-5μs的可调矩形脉冲波。
8.一种电缆故障的测距装置，其特征在于，故障电缆包括缆芯以及屏蔽层，所述装置包括：
第一控制单元，用于在所述故障电缆的预设端口处，控制预设脉冲波注入至所述缆芯以及所述屏蔽层构成的空间内，并采集所述缆芯以及所述屏蔽层之间的反射波对应的反射波数据；
第一确定单元，用于依据所述预设脉冲波以及所述反射波数据，确定所述预设脉冲波以及所述反射波之间对应的行波时间差；
第一获取单元，用于获取所述预设脉冲波在所述故障电缆内的行波速度；
第二确定单元，用于依据所述行波时间差以及所述行波速度，确定所述故障电缆中的故障点与所述预设端口之间的距离。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的一种电缆故障的测距方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的一种电缆故障的测距方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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