本发明涉及电力电缆反射系数分析，具体涉及一种电力电缆反射系数谱特征分析方法及系统。
背景技术：
1、随着电力需求的不断增长，电力电缆在电力系统中的地位也越来越重要。为了满足不同场景下的传输需求，电力电缆的种类和规格也在不断丰富。例如，有专门用于城市地下电网的低压电力电缆，也有用于大型水电站和核电站的高压和超高压电力电缆。电力电缆作为一种电能输送的主要载体，已被大规模应用于城市的配电网中。然而，由于生产工艺不足、铺设流程不规范、长期老化等因素，导致电力电缆产生缺陷和绝缘状态下降。因此，检测电力电缆的缺陷以及诊电力电缆的断绝缘状态是保障配电系统能安全的、稳定的运行的必要手段。
2、在现有的电力电缆检测方法中，频域反射法(fdr)以其扫描频带任意可调的优势已被广泛应用于现场电力电缆的检测中。该方法，通过向被测电缆中注入一系列不同频率的正弦信号，并将采集到的输出信号(电压)与注入信号(电压)在频域中做比值以获取被测电力电缆的反射系数谱(rcs)。因此，rcs是电缆传递函数的一种表现形式，它包含了被测电缆的所有特征信息。值得注意的是，rcs是由许多不同频率的谐波叠加而成，这使得它更容易被分析。
3、传统的rcs分析方法包括基于一阶矩的快速傅里叶变换(fft)[5]和基于二阶矩的功率谱密度(psd)以及基于空间谱的多重信号分类(music)。由于rcs是一种非周期的随机信号，于是大量的频谱泄露存在于在fft的频谱中，这给检测缺陷位置、判断缺陷变化类型和估计缺陷的反射强度带来极大的误差。psd虽然通过rcs的自相关函数消除了伪峰的对缺陷检测的干扰，但是psd丢失了缺陷的相位信息，而不能判断缺陷的变化类型。music将rcs映射到信号子空间与噪声子空间中，以分离信号与噪声，这使得缺陷的定位更加精确。然而，music方法忽略了rcs中的相位信息和幅值信息。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种电力电缆反射系数谱特征分析方法及系统，以实现对电缆特征分析的有效性和可靠性。
2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，包括以下步骤：
4、获取电力电缆反射系数谱；
5、将电力电缆反射系数谱划分为多个子段，计算各个子段的三阶累积量；
6、计算所述三阶累积量和的平均值，作为电力电缆反射系数谱的三阶累积量；
7、根据电力电缆反射系数谱的三阶累积量构建双谱，进行特征分析。
8、作为可选地，获取电力电缆反射系数谱包括：
9、调制不同连续频率的正弦信号，并注入被测电力电缆，获取电力电缆反射系数谱。
10、作为可选地，电力电缆反射系数谱表示为：
11、
12、其中，q为反射波的个数，ai(ω)为第i个反射波的幅值，αi(ω)为第i个反射波的衰减因子，βi(ω)为第i个反射波的相位信息，xi为第i个反射波的反射位置，ω为信号频率。
13、作为可选地，将电力电缆反射系数谱划分为多个子段，计算各个子段的三阶累积量，包括以下步骤：
14、提取电力电缆反射系数谱的实部信号；
15、将电力电缆反射系数谱的实部信号划分为多个子段；
16、对电力电缆反射系数谱的实部信号的各个子段计算对应的三阶累积量。
17、作为可选地，电力电缆反射系数谱的实部信号表示为：
18、
19、其中，q为反射波的个数，ai(ω)为第i个反射波的幅值，αi(ω)为第i个反射波的衰减因子，βi(ω)为第i个反射波的相位信息，xi为第i个反射波的反射位置，wi为采样噪声，ω为信号频率。
20、作为可选地，三阶累积量的计算方式为：
21、
22、其中，ck(m1,m2)为第k个子段的三阶累积量，m1,m2为时间延迟参数，n1为子段的样本容量，l1＝max(0,-m1,-m2)，l2＝max(n1-1,n1-1-m1,n1-1-m2)，max为取最大值函数，s(j)为第j个样本点的反射系数的实部的值，s(j+m1)为第j+m1个样本点的反射系数的实部的值，s(j+m2)为第j+m2个样本点的反射系数的实部的值。
23、作为可选地，计算所述三阶累积量和的平均值，作为电力电缆反射系数谱的三阶累积量，具体为：
24、
25、其中，c(m1,m2)为电力电缆反射系数谱的实部信号的三阶累积量，k为电力电缆反射系数谱的实部信号的子段数量，ck(m1,m2)为第k个子段的三阶累积量，m1,m2为时间延迟参数。
26、作为可选地，根据电力电缆反射系数谱的三阶累积量构建双谱，具体为：
27、
28、其中，b(ω1,ω2)为双谱信号，c(m1,m2)为电力电缆反射系数谱的实部信号的三阶累积量，w(m1,m2)为二阶窗函数，m1,m2为时间延迟参数，ω1,ω2为频率参数。
29、通过对电力电缆反射系数谱的三阶累积量和构建的双谱进行分析，可以实现对电力电缆反射系数谱的分布特性(例如是否具有对称分布特性、三阶累积量是否随延迟量变化、是否是非线性的等)，及频率成分(例如存在几个频率的谐波等)。
30、作为可选地，二阶窗函数采用parzen窗，表示为：
31、
32、其中，dparzen(m)为二阶parzen窗函数，m为时间延迟参数，m为最大时间延迟参数。
33、本发明还提供了一种电力电缆反射系数谱特征分析系统，包括：
34、获取单元，用于获取电力电缆反射系数谱；
35、分段单元，用于将所述电力电缆反射系数谱划分为多个子段，计算各个子段的三阶累积量；
36、计算单元，用于计算所述三阶累积量和的平均值，作为电力电缆反射系数谱的三阶累积量；
37、分析单元，用于根据电力电缆反射系数谱的三阶累积量构建双谱，进行特征分析。
38、上述获取单元，调制不同连续频率的正弦信号，并注入被测电力电缆，获取电力电缆反射系数谱。
39、所述获取单元获取的电力电缆反射系数谱表示为：
40、
41、其中，q为反射波的个数，ai(ω)为第i个反射波的幅值，αi(ω)为第i个反射波的衰减因子，βi(ω)为第i个反射波的相位信息，xi为第i个反射波的反射位置，ω为信号频率。
42、所述分段单元将电力电缆反射系数谱划分为多个子段，计算各个子段的三阶累积量，包括：
43、提取模块，用于提取电力电缆反射系数谱的实部信号；
44、划分模块，用于将电力电缆反射系数谱的实部信号划分为多个子段；
45、子段计算模块，用于对电力电缆反射系数谱的实部信号的各个子段计算对应的三阶累积量。
46、所述提取模块提取的电力电缆反射系数谱的实部信号表示为：
47、
48、其中，q为反射波的个数，ai(ω)为第i个反射波的幅值，αi(ω)为第i个反射波的衰减因子，βi(ω)为第i个反射波的相位信息，xi为第i个反射波的反射位置，wi为采样噪声，ω为信号频率。
49、所述子段计算模块对三阶累积量的计算方式为：
50、
51、其中，ck(m1,m2)为第k个子段的三阶累积量，m1,m2为时间延迟参数，n1为子段的样本容量，l1＝max(0,-m1,-m2)，l2＝max(n1-1,n1-1-m1,n1-1-m2)，max为取最大值函数，s(j)为第j个样本点的反射系数的实部的值，s(j+m1)为第j+m1个样本点的反射系数的实部的值，s(j+m2)为第j+m2个样本点的反射系数的实部的值。
52、所述计算单元计算所述三阶累积量和的平均值，作为电力电缆反射系数谱的三阶累积量，具体为：
53、
54、其中，c(m1,m2)为电力电缆反射系数谱的实部信号的三阶累积量，k为电力电缆反射系数谱的实部信号的子段数量，ck(m1,m2)为第k个子段的三阶累积量，m1,m2为时间延迟参数。
55、所述分析单元根据电力电缆反射系数谱的三阶累积量构建双谱，具体为：
56、
57、其中，b(ω1,ω2)为双谱信号，c(m1,m2)为电力电缆反射系数谱的实部信号的三阶累积量，w(m1,m2)为二阶窗函数，m1,m2为时间延迟参数，ω1,ω2为频率参数。
58、所述分析单元使用的二阶窗函数为parzen窗，表示为：
59、
60、其中，dparzen(m)为二阶parzen窗函数，m为时间延迟参数，m为最大时间延迟参数。
61、本发明提供的电力电缆反射系数谱特征分析方法及系统具有以下有益效果：
62、本发明采用高阶统计量方法计算电力电缆反射系数谱的三阶累积量，并进行二维快速傅里叶变换得到电力电缆反射系数谱的双谱特征，能够同时保留电缆反射波的相位信息和幅值信息，从而提高被测电缆特征分析的有效性和可靠性。
1.一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，获取电力电缆反射系数谱包括：
3.根据权利要求2所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，电力电缆反射系数谱表示为：
4.根据权利要求1所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，将电力电缆反射系数谱划分为多个子段，计算各个子段的三阶累积量，包括：
5.根据权利要求4所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，电力电缆反射系数谱的实部信号表示为：
6.根据权利要求4所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，三阶累积量的计算方式为：
7.根据权利要求1所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，计算所述三阶累积量和的平均值，作为电力电缆反射系数谱的三阶累积量，具体为：
8.根据权利要求1所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，根据电力电缆反射系数谱的三阶累积量构建双谱，具体为：
9.根据权利要求8所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析方法，其特征在于，二阶窗函数采用parzen窗，表示为：
10.一种电力电缆反射系数谱特征分析系统，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析系统，其特征在于，所述获取单元，调制不同连续频率的正弦信号，并注入被测电力电缆，获取电力电缆反射系数谱。
12.根据权利要求11所述的一种电力电缆反射系数谱特征分析系统，其特征在于，所述获取单元获取的电力电缆反射系数谱表示为：
