[發明專利]一種串聯故障電弧在線檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202110380951.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113178847A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 趙懷軍;李靖;翟濤;劉金鵬;蔡寶慶
• 申請（專利權）人: 西安華瑞網電科技股份有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J13/00;H02H1/00;G01R31/12
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

本發明公開了一種串聯故障電弧在線檢測方法及裝置，其方法是利用模糊控制算法融合用電回路電流零休時間系數、歸一化方差系數得到串聯故障電弧綜合特征識別系數，以此判斷是否發生串聯故障電弧；其裝置由負載電流采集模塊、電壓信號采集模塊、電流信號調理模塊、電壓信號調理模塊、單片機模塊、DSP單元、光電耦合器模塊、復位電路模塊、以太網通信單元、報警單元和控制輸出單元組成。本發明能精準判斷串聯故障電弧發生與否，無誤檢誤保或漏檢漏保的缺陷存在，且算法簡單，容易工程實現。

技術領域

本發明屬于用電安全領域，涉及一種低壓串聯故障電弧的在線檢測方法及裝置。

背景技術

在有效接地的單相交流配電系統中，供電回路中的線纜及負載絕緣層絕緣性能降低、電氣松動等原因會導致串聯故障電弧甚至引發電氣火災危險，威脅著人們的生命和財產安全。

目前本領域公知的串聯故障電弧的檢測方法主要有三類。第一類是基于電弧數學模型檢測相應電參量識別電弧的方法，此法因建立的電弧數學模型不完善、檢測參數較多、電弧識別算法復雜等缺陷應用發展緩慢。第二類是基于電弧放電時引發聲、光、熱及電磁輻射等物理現象間接識別電弧的方法，此法在實際應用中會受到電弧發生位置不確定及用電負載類型多樣化的限制，適用范圍有一定局限性。第三類是基于故障電弧發生時其回路電壓、電流信號特征變化識別電弧的方法，電壓信號特征變化識別法因負載位置范圍變化大，難以進行有效電壓取樣而使其在實際應用中受阻；電流信號特征變化識別法包括基于串聯電弧電流某個或某些特征進行故障識別的方法(如時域頻域特征、小波變換分析法、峭度與脈沖數雙重判據法)、基于串聯故障電弧電流整體特性進行故障識別的方法(如神經網絡分析法等)、基于串聯電弧電流某個或某些特征與整體特征的融合技術進行故障識別的方法(如對電弧電流特征量分類排序后基于支持向量機技術的方法、基于相關系數和偏態指標識別故障電弧的方法)，這些方法存在算法難度大、實時性差、故障識別準確率低等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有方法的缺點，提供一種串聯故障電弧在線檢測方法，同時還提供一種可用于實現該方法的串聯故障電弧在線檢測保護裝置。

一種串聯故障電弧檢測保護裝置，其特征是包括負載電流信號采集模塊、電流信號調理模塊、電壓信號采集模塊、電壓信號調理模塊、控制輸出單元、單片機模塊以及DSP單元；還包括與單片機模塊相連接的以太網通信單元、復位電路模塊及報警單元，單片機模塊通過以太網通信單元與上位機相連接。

其中，負載電流信號采集模塊的輸出端與電流信號調理模塊的輸入端相連接；電壓信號采集模塊的輸出端與電壓信號調理模塊的輸入端相連接；電流信號調理模塊、電壓信號調理模塊的輸出端與DSP單元的輸入端相連接，DSP單元的輸出端與單片機模塊的輸入端相連接，單片機模塊的輸出端與控制輸出單元相連接；

單片機模塊通過光電耦合器模塊與報警單元及控制輸出單元相連接，用于識別出串聯故障電弧信號并發出斷電控制命令，控制輸出單元用于接收斷電控制命令后切斷負載供電回路電源。

所述負載電流信號采集模塊為電流互感器。

所述電流信號調理模塊由依次相連接的I/V轉換、RC濾波電路、放大電路及限幅電路組成。

所述電壓信號采集模塊為電壓互感器。

所述電壓信號調理模塊由依次相連接的I/V轉換、RC濾波電路、放大電路及限幅電路組成。

一種串聯故障電弧在線檢測方法，包括以下的實施步驟：

一、通過負載電流信號采集模塊連續采集用電回路中兩個周期電流信號瞬時值x_i、y_i，由DSP單元分別按照公式(1)和(2)計算其有效值Ix_rms、Iy_rms，按照公式(3)、(4)計算零休時間t_x、t_y，按公式(5)計算歸一化零休時間系數A1，