[發明專利]串聯故障電弧預警系統及其檢測方法

無效

• 申請號: 201310025980.6
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103116093A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 盧其威;巫海東;王肅珂;王潤楠;孔德煜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 左明坤

技術領域

本發明涉及檢測技術，特別涉及一種串聯故障電弧預警系統及其檢測方法。

背景技術

據2005年的《中國消防年鑒》的統計，2004年一共發生火災142568起，其中電氣火災有2948起，占總火災數的20.7%。電氣火災導致了398人死亡，427人受傷，直接經濟損失達到了48億元，占被調查火災總損失的42%。在特大火災中，電氣火災有10起，占總數27起的37%，直接經濟損失達到21億元，占了74%。電氣火災已給人民群眾生命安全和國家財產帶來了嚴重威脅。而在引起電氣火災的眾多原因中，故障電弧則是最主要的原因之一。

故障電弧的發生方式一般可分為串行電弧，并行電弧及接地電弧三種，串聯電弧由于其故障電弧發生時，電流較小，而且故障電弧的特性隨負載類型和大小的影響，因而更難準確檢測，所以危險性也相對較大。

目前，國內外電弧檢測的方法大致可以歸納為三類：

（1）建立電弧模型,并通過檢測相應的參量檢測電弧，但由于這種方法使用條件的限制，且需要檢測的參數過多，目前，利用此方法來進行故障電弧的檢測進展十分緩慢，一般僅僅停留在仿真階段；

（2）根據電弧發生時所產生的物理現象來檢測電弧，根據電弧的形成過程可以發現，電弧形成時，會伴隨著一些明顯的物理現象，如弧光，噪聲，輻射，溫度變化等等。在配電柜中產生電弧，由于電流較大，這些物理現象非常明顯,表現為高溫、高壓、噪聲等，利用此法可以較好的檢測出故障電弧的發生。

而在家庭或者公共場所供配電系統中，需要檢測的范圍很大，且電弧發生時的物理現象相對較弱，用這種方法不容易檢測到電弧的發生。所以通過檢測故障電弧發生時的物理現象，來達到判斷是否有故障電弧發生的方法，不適用于大規模的故障電弧的檢測與預防。

（3）根據電弧發生時的電流、電壓波形變化檢測電弧。當發生電弧時，電路中的電壓和電流會因為電路中產生了電弧而發生突變，用小波變換、三周期法等對此時的電壓電流波形進行分析，特征量提取，可以判斷出電弧的發生與否。利用小波變換對電弧的電流信號進行分析，可以反映電流信號突變的時刻，還能夠檢測到突變的大小。然后再對這些信息進行綜合性的分析，可以有效檢測故障電弧。但由于在電網中存在一些與故障電弧的波形相似的電流波形，所以能否準確區分故障電弧還是正常波形是小波變換面臨的重要問題。

在專利《檢測電弧故障的設備和方法》中，提供了三周期算法（即TCA）的含義，表達如下：

TCA＝|(|V_[n-1]-V_[n]|+|V_[n+1]-V_[n]|-|V_[n+1]-V_[n-1]|)|

其中，V_[n-1]表示與第一線電壓周期相應的第一電壓測量結果，V_[n]代表與第二線電壓周期相應的第二電壓測量結果，并且，V_[n+1]代表與第三線電壓周期相應的第三電壓測量結果。TCA可用于確定電壓的波動，從而可以區分故障電弧和擾亂負荷。但是，該專利進行采樣后，需要對采樣信號進行傅氏變換，這就需要時間較長的計算，需要更高性能的微處理器，造成計算復雜和硬件系統成本很高。

發明內容

本發明的目的是克服上述缺陷，提供一種串聯故障電弧檢測的系統和方法，可以準確區分故障電弧與正常波形，節省計算時間，并采用更為經濟的微處理器，實現可靠、有效的串聯故障電弧檢測，為工作人員提供及時有效的預警信息。

為達到上述目的，本發明提供的串聯故障電弧預警系統，包括電源電路、電流互感器、電流感測電路和信號調理電路，還包括微處理器、故障輸出電路以及與電網相連的電壓過零比較電路，所述電流互感器、電流感測電路、信號調理電路與所述微處理器依次相連，所述電壓過零比較電路和故障輸出電路分別與所述微處理器相連，所述電流互感器采集電網中的電流信號，經過所述電流感測電路將電流信號轉化為電壓信號，再經過所述信號調理電路輸入所述微處理器，所述電壓過零比較電路輸出電壓過零脈沖信號至所述微處理器，所述微處理器的控制序列執行如下步驟：

步驟101，微控制器初始化；

步驟102，寄存器配置，包括AD寄存器和定時器寄存器；

步驟103，判斷電網電壓幅值從負至正過零點標志位ZeroFlag是否為0，當其為0時，執行步驟104；否則，等待，直至ZeroFlag為0；