[发明专利]一种短路故障与串联电弧故障的早期检测与辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电气线路故障检测领域，特别是涉及电弧故障和短路故障的同时早期检测与辨识。

背景技术

历年来的火灾事故中，电气火灾所占比例始终居于高位。电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一。电弧故障的故障电流值与负载额定电流值在一定条件下可比拟，然而传统的断路器等开关保护元件难以检测到电弧故障，无法起到有效的保护作用。因此，对电弧故障的有效检测在防范电气火灾的发生中就显得尤为重要。

短路故障是低压配电系统中最常见也是危害最大的故障类型之一，传统的断路器等开关元件虽然能检测或切断短路故障，但它们对短路故障的识别是通过检测线路电流的幅值是否超过了额定电流的8-10倍来实现的。这样的检测方法检测速度较慢，大的短路电流所产生的热和力的效应会对系统的电气设备造成很大的威胁，对电气设备与保护开关的动热稳定性也提出了较高的要求。因此，需要研究出一种新的短路故障的检测方法，对短路故障进行早期检测，并配合快速的执行机构，将故障消灭在萌芽状态，从而提高电气设备的保护性能。

目前，国内外分别针对电弧故障或短路故障的检测方法都进行了大量的研究，也取得了一些成果。例如：利用故障电弧电流中的“零休”现象、正负半波不对称、含有丰富的高频分量等特征或者是根据电弧发生时所产生的物理量来检测故障电弧；利用基于回归分析的峰值预测法、电压跌落法、小波分析法等方法实现对短路故障的早期检测。但这些研究都是单独地针对电弧故障或者是短路故障，并未将二者放在同一个检测装置中考虑，本发明将采用一种算法且在一个装置中，实现短路故障与串联电弧故障的早期检测与故障辨识，克服了现有配电线路保护装置功能单一、结构复杂、经济性考虑不足等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供了一种短路故障及串联电弧故障早期检测辨识的方法，通过该方法可以有效地实现在一个装置中，同时对故障电弧及短路故障的早期检测与故障辨识。

本发明采用以下方案实现：一种短路故障与串联电弧故障的早期检测与辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01：对电流信号进行固定采样频率的A/D采样，然后对采样信号进行形态滤波算法滤除信号中的脉冲噪声；

S02：对滤波后的信号进行小波包细节分解得到细节分量dd5，该细节分量dd5的瞬时值即为短路故障的特征量；

S03：判断当前得到细节分量dd5是否超过短路故障的阈值；若超过，判断线路上发生了短路故障；

S04：重复以上步骤，当采样点达到一个周期后，计算该周期的细节分量dd5的最大值，该值即为电弧故障的特征量；

S05：判断当前周期的细节分量dd5最大值是否超过了电弧故障的设定阈值；若否，跳到步骤S06；若是，判断该周期发生了电弧，电弧发生周期计数加一，跳到步骤S07；

S06：判断是否连续多个周期的各尺度细节分量最大值变化不大；若是，判断该时段内线路正常运行，则根据正常运行时小波包细节分解的到的细节分量dd5更新特征量的基准值，之后跳到步骤S01；若否，跳到步骤S07；

S07：判断连续25个周期中发生电弧的周期数是否超过了8.5个；若是，判断线路上发生了电弧故障；若不是，跳到步骤S01，进入新一轮的检测循环。

本发明可以仅用一套检测装置即可实现短路故障及串联电弧故障的早期检测与辨识，方法简单，具有较好的使用价值。

附图说明

图1为本发明的软件处理流程图。

图2为小波包细节分解算法示意图。

图3为本发明具体实施方式中阈值自适应更新的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种短路故障及串联电弧故障早期检测辨识的方法，先对线路电流进行A/D采样，然后利用软件滤波算法滤除噪声干扰，进而利用算法提取出滤波后的信号中的特征量，最后将该特征量与设定的两种故障的阈值进行比较，从而同时实现两种故障的早期检测与辨识。其中，滤波算法采用形态小波滤波算法；特征量的提取算法采用小波包细节分解算法；所提取的特征量为电流信号经小波包细节分解后得到的细节分量的瞬时值与周期最大值。在故障判定中，对于短路故障的判定是通过检测瞬时的细节分量dd5是否超过设定的短路故障阈值；而对于电弧故障的判定，则是通过检测该细节分量dd5的周期最大值是否超过设定阈值来先判断该周期是否发生了电弧，然后通过判断连续25个周期内有电弧的周期数是否超过了8.5个。