1.本技术涉及电缆故障定位技术领域，尤其涉及一种电缆缺陷定位方法、设备及存储介质。
背景技术：2.电缆由于其良好的电气强度和机械性能，成为电力系统中至关重要的电能传输工具。然而在制造工艺的误差、安装时的磨损、长时间运行等不利因素的影响下，电缆上会出现局部破损缺陷。如果缺陷不能够被及时定位并检修，则可能最终发展成为永久性故障，影响电能传输的质量，甚至造成停电事故。
3.定期对电缆进行检修是保证电力系统稳定性的必要措施之一，早期的人工巡线方式耗时费力，因此基于电信号的电缆缺陷检测手段得以发展。但现有的基于电信号的电缆缺陷检测手段存在定位不精确、轻微缺陷无法定位。因此，如何提高电缆缺陷的定位精确性成为亟待解决的技术问题。
技术实现要素：4.本技术实施例提供了一种电缆缺陷定位方法、设备及存储介质，用以解决如下技术问题：如何提高电缆缺陷的定位精确性。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种电缆缺陷定位方法，其特征在于，方法包括：将探测信号由待测电缆首端输入，并在待测电缆首端采集探测信号对应的反射信号；基于希尔伯特变换对反射信号进行处理，以构建反射信号对应的幅值函数；其中，幅值函数用于描述反射信号的轮廓；基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围，并基于第一信号范围与第二信号范围将反射信号分割为若干段分割信号；其中，第一信号范围用于描述电缆首端所对应的反射信号部分；第二信号范围用于描述电缆末端所对应的反射信号部分；将若干段分割信号通过维格纳分布函数处理，以获得对应的若干段时频分布，并将若干段时频分布进行整合，以获得反射信号对应的第一时频分布函数；将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，以确定待测电缆的缺陷位置。
6.本技术实施例提供的一种电缆缺陷定位方法，通过希尔伯特变换对反射信号进行处理，确定反射信号对应的幅值函数，从而可以基于幅值函数，对反射信号中对应电缆首端以及对应电缆末端的信号分量进行分割，以避免多分量的反射信号直接使用时会存在交叉项干扰的问题，从而提高待测电缆缺陷定位的精确性。将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，确定待测电缆的缺陷位置。
7.在本技术的一种实现方式中，基于希尔伯特变换对反射信号进行处理，以构建反射信号对应的幅值函数，具体包括：对反射信号进行希尔伯特变换，以获得反射信号对应的虚部分量；其中，虚部分量用于描述探测信号对应的复数类型信号，其虚部部分在待测电缆中经反射形成的信号；基于预设的幅值函数构建公式对反射信号与虚部分量进行处理，以
获得反射信号对应的幅值函数。
8.在本技术的一种实现方式中，基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围，具体包括：确定幅值函数中的若干个极大值点，并确定若干个极大值中的第一最大值点与第二最大值点；分别确定第一最大值点与第二最大值点邻域内两个斜率绝对值等于预设阈值的点；基于第一最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，确定第一信号范围，并基于第二最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，确定第二信号范围。
9.在本技术的一种实现方式中，基于第一最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，确定第一信号范围，具体包括：确定第一最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点为第一信号范围点，并确定第一信号范围点对应的时间参数；基于第一信号范围点对应的两个时间参数，确定第一时间范围；基于第一时间范围，在反射信号中确定第一信号范围。
10.在本技术的一种实现方式中，在确定待测电缆的缺陷位置之后，方法还包括：基于预设的缺陷程度判定函数，确定缺陷的缺陷程度；
11.其中，缺陷程度判定函数，由以下公式确定：
[0012][0013]
其中，a(t)为时间变量t的缺陷程度判定函数，t
′
为积分的时间变量；ts为探测信号持续时间的一半；ω为信号的瞬时角频率；wr为反射信号的时频分布；ws为探测信号的时频分布。
[0014]
在本技术的一种实现方式中，幅值函数构建公式，由以下公式确定：
[0015][0016]
其中，am(t)为幅值函数，r(t)为反射信号，h[r(t)]为虚部分量。
[0017]
在本技术的一种实现方式中，将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，以确定待测电缆的缺陷位置，具体包括：基于第一时频分布函数与第二时频分布函数，通过预设的互相关函数，确定待测电缆的缺陷定位曲线，并基于缺陷定位曲线，确定缺陷定位点；其中，缺陷定位点为缺陷定位曲线上用于描述缺陷位置的极值点；基于缺陷定位点在缺陷定位曲线中对应的时间参数，确定缺陷到电缆首端的距离。
[0018]
在本技术的一种实现方式中，在基于缺陷定位点在缺陷定位曲线中对应的时间参数，确定缺陷到电缆首端的距离之前，方法还包括：确定待测电缆的性能参数；基于待测电缆的性能参数，计算反射信号在电缆中的传输速度。
[0019]
第二方面，本技术实施例还提供了一种电缆缺陷定位设备，其特征在于，设备包括：处理器；及存储器，其上存储有可执行代码，当可执行代码被执行时，使得处理器执行如权利要求1-8任一项的一种方法。
[0020]
第三方面，本技术实施例还提供了一种电缆缺陷定位的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，计算机可执行指令设置为：将探测信号由待测电缆首端输入，并在待测电缆首端采集探测信号对应的反射信号；基于希尔伯特变换对反射信号进行处理，以构建反射信号对应的幅值函数；其中，幅值函数用于描述反射信号的轮
廓；基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围，并基于第一信号范围与第二信号范围将反射信号分割为若干段分割信号；其中，第一信号范围用于描述电缆首端所对应的反射信号部分；第二信号范围用于描述电缆末端所对应的反射信号部分；将若干段分割信号通过维格纳分布函数处理，以获得对应的若干段时频分布，并将若干段时频分布进行整合，以获得反射信号对应的第一时频分布函数；将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，以确定待测电缆的缺陷位置。
附图说明
[0021]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0022]
图1为本技术实施例提供的一种电缆缺陷定位方法流程图；
[0023]
图2为本技术实施例提供的一种电缆缺陷定位设备内部结构示意图。
具体实施方式
[0024]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0025]
电缆由于其良好的电气强度和机械性能，成为电力系统中至关重要的电能传输工具。然而在制造工艺的误差、安装时的磨损、长时间运行等不利因素的影响下，电缆上会出现局部破损缺陷。如果缺陷不能够被及时定位并检修，则可能最终发展成为永久性故障，影响电能传输的质量，甚至造成停电事故。
[0026]
定期对电缆进行检修是保证电力系统稳定性的必要措施之一，早期的人工巡线方式耗时费力，因此基于电信号的电缆缺陷检测手段得以发展。反射法是其中一种主要的电气检测方法，主要可以根据入射信号及分析领域的不同分为时域反射法、频域反射法和时频域反射法：时域反射法一般以脉冲或阶跃信号作为入射信号，并基于时域波形进行分析；频域反射法则入射扫频信号，将频域测量所得数据转为电缆距离的曲线，进而得出缺陷位置；时频域反射法入射高斯包络的线性啁啾信号，将时域采集波形转换至时频域，并在时频域进行缺陷信息的分析。
[0027]
本技术实施例提供了一种电缆缺陷定位方法、设备及存储介质，用以解决如下技术问题：如何提高电缆缺陷的定位精确性。
[0028]
下面通过附图对本技术实施例提出的技术方案进行详细的说明。
[0029]
图1为本技术实施例提供的一种电缆缺陷定位方法流程图。如图1所示，本技术实施例提供的一种电缆缺陷定位方法，具体包括以下步骤：
[0030]
步骤101、将探测信号由待测电缆首端输入，并在待测电缆首端采集探测信号对应的反射信号。
[0031]
在本技术的一个实施例中，为实现对电缆缺陷的定位本技术提供了一种探测信号。需要说明的是，探测信号由以下公式确定：
[0032][0033]
其中，r(t)为探测信号，t为预设探测信号的输出时间，α为第一常量，t0为信号的时间中心，β为第二常量，ω0为信号的角频率中心。需要说明的是，第一常量为与信号持续时间反相关的参数，第二常量为影响信号频率范围的参数。
[0034]
在本技术实施例中，可选的取α为2.21
×
10
16
，取t0为0s，ω0为2π*150m，β可以基于以下公式计算得到：
[0035][0036]
其中，bs为产生探测信号的信号发生器的带宽。
[0037]
在本技术的一个实施例中，在确定探测信号后，将所述探测信号由待测电缆首端输入。可以理解的是，待测电缆首端即为对待测电缆进行检测的检测端；信号发生器产生的探测信号为时域信号且为实数信号。
[0038]
在本技术的一个实施例中，在将探测信号由待测电缆首端输入后，还在待测电缆首端采集基于探测信号返回的反射信号。可以理解的是，在将信号输入到待测电缆后，信号会存在反射，在电缆的不同位置反射的情况会有不同的表现，因此可以基于反射信号对待测电缆进行分析。
[0039]
步骤102、基于希尔伯特变换对反射信号进行处理，以构建反射信号对应的幅值函数。
[0040]
在本技术的一个实施例中，由于对信号进行维格纳分布时，多分量信号直接使用会存在交叉项干扰问题，为避免交叉干扰问题所引起的定位不精确，本技术实施例需要将代表电缆首端和电缆末端的两个信号单独提取出来，提取前首先需要确定反射信号所对应的幅值函数。其中，幅值函数即为用于描述反射信号的轮廓的函数。
[0041]
需要说明的是，在使用时频域反射法定位电缆缺陷时，需要确定一个复数类型的探测信号，进行幅值函数的确定，然而，现有的信号发生器设备无法产生探测信号的虚部部分，也就不能构成复数信号，从而不能采集到复数类型的信号，因此，在采集到反射信号后，还需要确定反射信号对应的虚部分量，从而确定幅值函数。
[0042]
具体地，对反射信号进行希尔伯特变换，以获得反射信号对应的虚部分量；其中，虚部分量用于描述探测信号对应的复数类型信号，其虚部部分在待测电缆中经反射形成的信号。由以下公式表示：
[0043][0044]
其中，h[r(t)]为虚部分量，τ为积分的时间变量。
[0045]
还需要说明的是，探测信号对应的复数类型信号，由以下公式表示：
[0046][0047]
进一步地，基于预设的幅值函数构建公式对反射信号与虚部分量进行处理，以获得反射信号对应的幅值函数。其中，幅值函数构建公式，由以下公式确定：
[0048][0049]
其中，am(t)为幅值函数，r(t)为反射信号，h[r(t)]为虚部分量。
[0050]
步骤103、基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围，并基于第一信号范围与第二信号范围将反射信号分割为若干段分割信号。
[0051]
在本技术的一个实施例中，在确定幅值函数之后，基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围。其中，第一信号范围即为用于描述电缆首端所对应的反射信号的部分；第二信号范围即为用于描述电缆末端所对应的反射信号的部分。
[0052]
具体地，确定幅值函数中的若干个极大值点，并确定若干个极大值中的第一最大值点与第二最大值点；分别确定第一最大值点与第二最大值点邻域内两个斜率绝对值等于预设阈值的点；基于第一最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，确定第一信号范围，并基于第二最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，确定第二信号范围。
[0053]
在本技术的一个实施例中，基于第一最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，确定第一信号范围，具体包括以下步骤：确定第一最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点为第一信号范围点，并确定所述第一信号范围点对应的时间参数；基于第一信号范围点对应的两个时间参数，确定第一时间范围；基于第一时间范围，在反射信号中确定第一信号范围。
[0054]
同理，基于第二最大值点对应的两个斜率绝对值等于预设阈值的点，在反射信号中确定第二信号范围。
[0055]
可以理解的是，第一最大值点即为所有极值中的最大值点，第二最大值点即为除第一最大值之外的最大值点。需要说明的是，由于电缆首端与电缆末端的不连续性，所以探测信号在电缆首端与电缆末端传输时反射信号幅值最大；又因为反射的衰减性，因此接收的发射信号中，电缆首端对应的反射信号部分幅值大于电缆末端对应的反射信号部分幅值。因此，确定第一最大值点所对应的第一信号范围为电缆首端所对应的反射信号部分，确定第二最大值点所对应的第二信号范围为电缆末端所对应的反射信号部分。
[0056]
在本技术的一个实施例中，在反射信号中确定第一信号范围与第二信号范围之后，将反射信号分割为若干段分割信号。
[0057]
步骤104、将若干段分割信号通过维格纳分布函数处理，以获得对应的若干段时频分布，并将若干段时频分布进行整合，以获得反射信号对应的第一时频分布函数。
[0058]
在本技术的一个实施例中，在将反射信号分割为若干段分割信号之后，首先需要将若干段分割信号通过维格纳分布函数处理，以确定对应的若干段时频分布。
[0059]
具体地，分别将若干段分割信号带入如下公式：
[0060][0061]
其中，w(t,ω)即为维格纳分布函数，t为时间，ω为反射信号的瞬时角频率，τ为自相关时间变量，为的复共轭函数。
[0062]
在本技术的一个实施例中，在确定若干段分割信号对应的若干段时频分布之后，
将若干段时频分布整合为连续时序的一段时频分布，以确定反射信号对应的第一时频分布函数。
[0063]
在本技术的一个实施例中，还会通过维格纳分布函数，对所述探测信号进行处理，以确定所述探测性对应的第二时频分布函数。
[0064]
步骤105、将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，以确定待测电缆的缺陷位置，并基于预设的缺陷程度判定函数，确定缺陷的缺陷程度。
[0065]
在本技术的一个实施例中，在基于维格纳分布函数，确定探测信号对应的第二时频分布函数与反射信号对应的第一时频分布函数之后，将探测信号对应的第二时频分布函数与反射信号对应的第一时频分布函数进行相关性比较，以确定所述待测电缆的缺陷位置。
[0066]
具体地，首先基于第一时频分布函数与第二时频分布函数，通过预设的互相关函数，确定待测电缆的缺陷定位曲线，并基于缺陷定位曲线，确定缺陷定位点；其中，缺陷定位点为缺陷定位曲线上用于描述缺陷位置的极值点；然后，基于缺陷定位点在缺陷定位曲线中对应的时间参数，确定缺陷到待测电缆首端的距离。
[0067]
可以理解的是，在缺陷定位曲线中会存在多个极大值；其中，在确定第一时间范围的两个时间参数之内对应的极大值，为待测电缆首端对应的极大值；在确定第二时间范围的两个时间参数之内对应的极大值，为待测电缆末端对应的极大值，剩余的若干个极大值对应的则为缺陷对应的位置。基于剩余的若干个极大值对应的时间参数，确定缺陷到待测电缆首端的具体距离。
[0068]
需要说明的是，在基于剩余的若干个极大值对应的时间参数，确定缺陷到待测电缆首端的具体距离之前，还需要确定待测电缆的性能参数，然后基于待测电缆的性能参数，计算反射信号在电缆中的传输速度。从而可以基于剩余的若干个极大值对应的时间参数，确定缺陷到待测电缆首端的具体距离。
[0069]
具体的，将传输速度以及剩余的若干个极大值对应的时间参数带入如下公式：
[0070][0071]
其中，x为缺陷位置到待测电缆首端的距离，v为反射信号在电缆上的传输速度，t为剩余的若干个极大值对应的时间参数。
[0072]
需要说明的是，互相关函数，由以下公式表示：
[0073][0074]
其中，c(t)为时间变量t的互相关函数，t
′
为积分的时间变量，；ts为探测信号持续时间的一半；ω为信号的瞬时角频率；wr为发射信号的时频分布；ws为探测信号的时频分布。
[0075]
需要说明的是，虽然现有的时域反射法能够较为精准定位严重故障，如开路、短路故障，但对于微弱的缺陷难以识别；频域反射法的灵敏度较高，能够定位微弱缺陷，但定位曲线中误判项较多，仍有待改善；时频域反射法的定位曲线较为光滑，缺陷信息容易识别，
但定位曲线的幅值与缺陷的严重程度无直接关联性，可能会识别出对电网电能质量无明显影响的缺陷，造成不必要的电缆段更新替换。另外，由于互相关函数虽然能够定位缺陷，但是探测信号与反射信号的关联性幅值和反射信号本身的幅值没有直接联系，因此不能作为缺陷程度判别的依据。
[0076]
因此，在本技术的一个实施例中，在确定待测电缆的缺陷位置之后，还会基于预设的缺陷程度判定函数，确定缺陷的缺陷程度。
[0077]
其中，缺陷程度判定函数，由以下公式确定：
[0078][0079]
其中，a(t)为时间变量t的缺陷程度判定函数，t
′
为积分的时间变量；ts为探测信号持续时间的一半；ω为信号的瞬时角频率；wr为反射信号的时频分布；ws为探测信号的时频分布。
[0080]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种电缆缺陷定位设备，其内部结构如图2所示。
[0081]
图2为本技术实施例提供的一种电缆缺陷定位设备内部结构示意图。如图2所示，设备包括：处理器201；存储器202，其上存储有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得处理器201执行如上述的一种电缆缺陷定位方法。
[0082]
在本技术的一个实施例中，处理器201用于将探测信号由待测电缆首端输入，并在待测电缆首端采集探测信号对应的反射信号；基于希尔伯特变换对反射信号进行处理，以构建反射信号对应的幅值函数；其中，幅值函数用于描述反射信号的轮廓；基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围，并基于第一信号范围与第二信号范围将反射信号分割为若干段分割信号；其中，第一信号范围用于描述电缆首端所对应的反射信号部分；第二信号范围用于描述电缆末端所对应的反射信号部分；将若干段分割信号通过维格纳分布函数处理，以获得对应的若干段时频分布，并将若干段时频分布进行整合，以获得反射信号对应的第一时频分布函数；将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，以确定待测电缆的缺陷位置。
[0083]
本技术的一些实施例提供的对应于图1的一种电缆缺陷定位的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
[0084]
将探测信号由待测电缆首端输入，并在待测电缆首端采集探测信号对应的反射信号；
[0085]
基于希尔伯特变换对反射信号进行处理，以构建反射信号对应的幅值函数；其中，幅值函数用于描述反射信号的轮廓；
[0086]
基于幅值函数，确定反射信号中的第一信号范围与第二信号范围，并基于第一信号范围与第二信号范围将反射信号分割为若干段分割信号；其中，第一信号范围用于描述电缆首端所对应的反射信号部分；第二信号范围用于描述电缆末端所对应的反射信号部分；
[0087]
将若干段分割信号通过维格纳分布函数处理，以获得对应的若干段时频分布，并将若干段时频分布进行整合，以获得反射信号对应的第一时频分布函数；
[0088]
将探测信号对应的第二时频分布函数与第一时频分布函数进行相关性比较，以确定待测电缆的缺陷位置。
[0089]
本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于物联网设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0090]
本技术实施例提供的系统和介质与方法是一一对应的，因此，系统和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述系统和介质的有益技术效果。
[0091]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
[0092]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
[0093]
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。
[0094]
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。
[0095]
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。
[0096]
内存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)。内存是计算机可读介质的示例。
[0097]
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。
[0098]
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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0099]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。
