[发明专利]基于时频综合分析的故障电弧检测方法及其装置

权利要求书

1.一种基于时频综合分析的故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)上电复位；

2)系统初始化；

3)参数初始化，参量赋值；

4)开启定时中断，启动A/D转换；

5)微处理器以时间T_sample作为采样间隔，实时采集信号调理电路和幅值检测电路的输出电压信号；

6)根据设定的阈值V_over判断输出电压信号V_amp是否发生过电流故障，若V_amp＜V_over，则电路未发生过电流，继续执行步骤7)；若V_amp＞V_over，则电路发生过电流，跳转到步骤10)；

7)由V_amp设定故障电弧检测子程序中的各阈值Vth，Tmin，Dmin；

8)执行故障电弧检测子程序；

9)若未发生故障电弧，跳转到步骤5)；若发生故障电弧，跳转到步骤10)；

10)微处理器发出脱扣信号驱动脱扣动作机构断开电路，直到复位按钮按下，电路重新导通。

2.根据权利要求1所述的一种基于时频综合分析的故障电弧检测方法，其特征在于，所述的步骤2)系统初始化包括I/O口配置、A/D采样方式、采样率配置、系统时钟、定时器配置。

3.根据权利要求1所述的一种基于时频综合分析的故障电弧检测方法，其特征在于，所述的步骤7)中的Vth，Tmin，Dmin的含义如下：

1)Vth为脉冲阈值，当脉冲小于脉冲阈值Vth时，判定不是由电弧故障引起，忽略这些突变点；

2)Tmin为相邻脉冲衰减时间变化量阈值，当被测信号衰减时间变化量小于阈值Tmin时，判定电流突变信号是由正常负载引起的；

3)Dmin为电弧半波数阈值，从第一个幅值超过Vth的脉冲开始循环统计，在设定时间段内，大于阈值Vth且相邻衰减时间变化量大于阈值Tmin的脉冲个数超过阈值Dmin，则判定发生故障电弧。

4.根据权利要求3所述的一种基于时频综合分析的故障电弧检测方法，其特征在于，所述的Vth，Tmin，Dmin的大小由幅值检测电路输出电压V_amp高低决定，根据线路电流等级选定的阈值，有利于对不同功率大小、不同种类的负载提供故障电弧保护。

5.根据权利要求3所述的一种基于时频综合分析的故障电弧检测方法，其特征在于，所述的步骤8)的故障电弧检测子程序步骤如下：

(1)实时采样经过信号调理电路后的信号Sample_V，将Sample_V与脉冲阈值Vth相比较，计算Sample_V＞Vth的时间长度Ta[i]；Sample_V＜Vth的时间长度Tb[i]；

(2)当小于阈值的时间长度Tb[i]＞0.5s时，初始化故障电弧检测程序，并返回步骤(1)；否则转到步骤(3)；

(3)T[i]＝Ta[i]+Tb[i]，将所有八组时间长度求和Sum(T[0]:T[7])；

(4)如果Sum(T[0]:T[7])＜0.5s，计算相邻脉冲衰减时间变化量：

dT[i]＝Tb[i]+Tb[i-1]-Tb[i-2]-Tb[i-3]；否则i＝i+1，转到步骤(1)；

(5)判断当前半周波是否存在电弧，如果dT[i]＞Tmin，则D[i]＝1；如果dT[i]＜Tmin，则D[i]＝0；

(6)将所有八个标记量相加Sum(D[0]:D[7])，如果Sum(D[0]:D[7])＞Dmin，即在0.5s的时间跨度内有多个周期电路中发生电弧，则判定存在故障电弧，发出脱扣信号；否则i＝i+1，转到步骤(1)。

6.一种如权利要求1所述的基于时频综合分析的故障电弧检测方法的装置，其特征在于，包括电流互感器、电压跟随电路、幅值检测电路、电源模块、信号调理电路、微处理器、脱扣驱动电路、脱扣动作机构、复位电路、测试电路和LED指示电路，所述的电流互感器分别与电压跟随电路、幅值检测电路连接，所述的电源模块分别与电压跟随电路、信号调理电路、微处理器连接，所述的微处理器分别与幅值检测电路、信号调理电路、脱扣驱动电路、复位电路、测试电路和LED指示电路连接，所述的脱扣驱动电路与脱扣动作机构连接。