[發明專利]一種故障電弧的檢測方法

有效

• 申請號: 201510018293.0
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104569683B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 陳樂生;葉連慧
• 申請（專利權）人: 上海和伍復合材料有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電弧檢測技術，具體地說，基于電路電流特征及模型的故障電弧檢測方法。

背景技術

故障電弧是一種可以用數學統計方法描述的隨機物理現象，也被稱之為“氣體電離”。故障電弧產生的壓力、輻射、電弧效應可能會造成設備的嚴重損害，同時高溫、高壓氣體應電弧效應產生熾熱的會引發火災。因此故障電弧研究尤其是故障電弧檢測方法研究顯得尤為重要。

目前市場上已有的電子式電弧故障斷路器(AFCI)需要儲存所有的電器特征(瑞薩科技，AFCI檢測原理)，以判斷是否為故障電弧。電路負載狀況千差萬別，統計所有電器狀況很難做到，而且存儲信息龐大。

中國專利申請號：201210119783.6的發明，該發明提供了一種低壓電弧故障檢測方法，通過電流傳感器采集回路中的電流信號，通過濾波器電路獲得基頻及高頻兩路模擬信號，通過積分電路、中斷觸發和定時器實現對工頻周期基頻及高頻兩路模擬信號的累積計算，進而求得高次諧波占有率。本發明通過實時監測線路電流高次諧波占有率的變化特征及對高次諧波占有率超限次數統計來判斷是否產生電弧故障，通過判斷電弧故障所引發的高次諧波占有率變化是否具有周期性及發生頻率來區別一些特殊電器負載及正常的開關動作產生的正常電弧與故障電弧，可實時檢測電弧故障發生，不受安裝位置限制，并能很好避免由正常分、合電路時產生的操作電弧及開關電源、吸塵器等負載的干擾而發生的誤動作，可靠性更高。該方法通過硬件電路對高頻信號和低頻信號做分離，容易產生新的噪聲污染，從而引起判斷不準確，發生誤警報。

發明內容

針對上述現有技術中的缺陷，本發明提出一種基于電路電流特征及模型的故障電弧檢測方法，該方法通過對電流信號的分析，建立電路信號的數學模型，根據數學模型及實際測量判斷是否發生電弧故障。

為實現上述的目的，本發明采用的技術方案是：采集電流信號，對電流信號進行諧波分析，計算高次諧波含有率。通過對主電路(被檢測電路)的開關開斷前后設定時間內的信號采集，得到該段時刻的高次諧波含有率，即得到該電路的高次諧波含有率的關于時間的數學模型；計算電路斷開時刻的高次諧波含有率變化情況，與實際電路的高次諧波含有率變化情況相比較，若實際情況的高次諧波含有率高出理論情況次數大于門限值(該時段內電流信號的周期數)，則認為發生故障電弧。

一種故障電弧檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：設定電弧發生器的觸頭開斷次數G。通過電流傳感器采集觸頭斷開前后的電流信號，記錄斷開前后設定時間內的電流信號。

步驟2：判斷電流采集次數是否達到步驟1的設定次數G，若達到，則開始執行步驟3，否則繼續步驟1。

步驟3：計算設定時間內每個周期的高次諧波電流含有率，得到其在觸頭斷開前后的變化關系。

步驟4：計算G次高次諧波含有率在觸頭斷開前后的變換關系的加權平均值作為觸頭正常的典型值。

步驟5：繼續采集下一次觸頭斷開前后的設定時間內的電流信號，計算高次諧波含有率。與步驟4的典型值相比較，若高次諧波含有率高于或等于典型值15％，則計數1次，當計數次數達到門限值(該時段內電流信號的周期數)時，則判斷發生電弧故障。

優選的，步驟1、3、5中，所述設定時間內是指100ms內。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明能夠實現實時在線檢測，即便電路中負載狀況千差萬別，該方法均可檢測，避免了判斷電路性質的復雜過程，而且本發明通過程序來計算高次諧波占有率，減少噪聲可能引進的環節，從而減少誤判的可能性。

附圖說明

圖1為本發明一較優實施例的流程圖；

圖2為本發明一較優實施例的原理示意圖。

具體實施方式

以下對本發明的技術方案作進一步的說明，以下的說明僅為理解本發明技術方案之用，不用于限定本發明的范圍，本發明的保護范圍以權利要求書為準。

如圖1所示，為本發明一優選實施例的方法流程圖：通過電流傳感器(比如霍爾電流傳感器等)采集電流信號，對電流信號進行諧波分析，計算高次諧波含有率，通過對被檢測電路的開關斷開后一定時間內(比如100ms內，也可以根據需要設定其他時間))的信號采集，得到該段時刻的高次諧波含有率，即得到該電路的高次諧波含有率的關于時間的數學模型，計算電路斷開時刻的高次諧波含有率變化情況，與實際電路的高次諧波含有率變化情況相比較，若實際情況的高次諧波含有率高出理論情況次數大于門限值，則認為發生故障電弧。