[發明專利]基于高階累積量識別的串聯故障電弧檢測裝置及其方法

在審

• 申請號: 201611058983.X
• 申請日: 2016-11-27
• 公開（公告）號: CN106771898A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 鮑光海;劉德軍
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種基于高階累積量識別的串聯故障電弧檢測裝置及其方法。

背景技術

在多個負載串并聯的綜合負載回路中，若額定功率較小的支路發生故障電弧，其故障信號往往很小以至于淹沒在正常信號中，造成檢測裝置的漏判斷。

目前串聯故障電弧檢測以主線路電流為判斷對象，當發生電弧故障時，電流波形發生畸變，基于時域小波變換和頻域快速傅里葉變換可以提取故障信號，解決不同負載下的電弧辨識問題，但存在非線性負載檢測辨識能力不足問題，對于非線性負載正常工作的奇異性電流(如零休現象)以及感性負載啟動瞬間引起的大脈沖，檢測裝置往往造成一定的誤判斷。

申請號：201310376133.4公開了“基于小波變換和時域混合特征的交流故障電弧檢測方法”專利，通過對電流信號進行時域和小波變換特征值計算，將兩者的特征值作為收斂的BP神經網絡的輸入，而其輸出值作為故障電弧的判據。該方法適用范圍廣、控制精度高，但檢測方法也較為復雜且對硬件電路要求較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于高階累積量識別的串聯故障電弧檢測裝置及其方法，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于高階累積量識別的串聯故障電弧檢測裝置，提供包括一零線以及一火線的供電線路，還包括：一接入零線以及火線且用于檢測供電線路進線端剩余電流信號的剩余電流互感器、一與所述剩余電流互感器相連的MCU、分別與零線以及火線相連的脫扣機構；所述MCU經一驅動電路與所述脫扣機構相連。

還提供一種根據權利要求1所述的一種基于高階累積量識別的串聯故障電弧檢測裝置的故障電弧檢測方法，按照如下步驟實現：

步驟S1：系統初始化，電弧故障區間數count置0，脫扣標志位trip置0；

步驟S2：所述MCU按預設采樣頻率通過所述剩余電流互感器對供電線路進線端剩余電流實時采集，得到實時電流序列x(t)；

步驟S3：按照預設計算間隔時間對x(t)計算其四階累積量峭度值，計算公式如下：

記x(t)為平穩隨機信號，且x₁＝x(t),x₂＝x(t+τ₁),…,x_k＝x(t+τ_k-1)，式中τ為延時量；

記隨機信號x(t)的k階矩m_k為：m_k(τ₁…τ_k-1)＝E[x(t)x(t+τ₁)…x(t+τ_k-1)]；

隨機信號x(t)的高階累積量用高階矩表示，對于零均值信號，隨機信號x(t)的四階累積量為：

當τ₁＝τ₂＝τ₃＝0時，由上式得：c₄(0,0,0)＝m₄(0,0,0)-3m₂²(0)＝E[x⁴(t)]-3{E[x²(t)]}²；

即為信號的峭度，記零均值隨機信號x(t)的峭度為：

其中，

其中，σ_x為標準差，N為信號長度；

步驟S4：當峭度值K>預設值，電弧故障區間數count+1，并轉入步驟S5；當峭度值K<＝預設值，電弧故障區間數count清零，返回所述步驟S3繼續采集剩余電流；

步驟S5：判斷電弧故障區間數count值，當count>＝預設次數值時，即為連續檢測到預設次數值數量的峭度異常，則脫扣信號trip置1，檢測裝置斷開電路；當count<預設次數值時，返回所述步驟S3繼續采集剩余電流。

在本發明一實施例中，所述預設計算間隔時間為100ms，所述預設次數值為3。

相較于現有技術，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明提供的檢測裝置及其方法將火線零線一起穿進剩余電流互感器采集線路進線端的剩余電流，由于剩余電流互感器的高靈敏度，可以檢測出小功率支路發生電弧故障時的小電流信號，通過四階累積量計算得到的峭度值可以表征信號陡峭程度，較明顯的區分出正常信號與故障信號，從而解決漏判斷問題。