[发明专利]一种电弧故障检测方法及保护装置

权利要求书

1.一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：通过检测被保护线路的电流波形变化确定是否产生电弧故障，包括以下步骤：

①通过电流互感器对被保护线路的电流进行采样，获得AC电流波形信号；再通过连接于电流互感器二次侧的I/V变换电路将该AC电流波形信号转变为AC电压波形信号；I/V变换电路输出的AC电压波形信号通过电压跟随器输入整流电路进行整流；整流后得到的电压波形信号通过积分电路获得在预定时间周期上的电压电平累积量；

②微处理器通过定时A/D转换获取设定长度采样时间窗内的连续多个预定时间周期的积分值并存储于定义的积分值数组内，计算该积分值数组内的相邻两个预定时间周期的积分值差值，并设定相应的阈值将所得到差值量化为-1,0,1，得到相应的一组具有时间序列的量化数组，并统计该量化数组中不为0的量化值个数Na，得出电流波形变化情况；当一量化数组中不为0的量化值个数累计超过设定阈值K1时，进一步统计量化数组中连续为-1或者连续为1的单调区间个数以及每个单调区间的时间长度，并统计量化数组中由-1变到1或由1变到-1的次数Nb，即得出采样时间窗内电流周期积分值的单调性方向变化次数；微处理器通过多特征综合判定是否发生电弧故障，当采样时间窗内电流周期积分值单调性方向变化次数Nb大于所设定的阈值K2，并且Na/Nb大于所设定的阈值K3时，判定为发生电弧故障；

③当微处理器判定发生电弧故障时，微处理器触发脱扣电路，使机电接口脱扣，以及时断开电路。

2.如权利要求1所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述电弧故障检测保护装置包括有用于检测被保护线路的AC电流波形信号的电流互感器、用于将电流互感器输出的电流信号转变为AC电压波形信号的I/V变换电路、用于将AC电压波形信号进行整流的整流电路、用于对整流电路输出的电压波形信号在预定时间周期上进行积分以获得周期积分值的积分电路及通过捕获积分电路输出的周期积分值并使用电弧故障检测算法检测被保护线路的电流波形变化来进行电弧故障判定的微处理器，所述电流互感器的一次侧串联在被保护线路上，二次侧连接I/V变换电路，所述I/V变换电路、整流电路、积分电路与微处理器顺次连接。

3.如权利要求2所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述微处理器信号输出端连接脱扣电路，脱扣电路连接机电接口，所述机电接口耦合于被保护线路的功率输入与功率输出之间。

4.如权利要求2所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述I/V变换电路与整流电路之间连接有用于提高带载能力的电压跟随器。

5.如权利要求4所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述I/V变换电路为匹配电阻。

6.如权利要求4所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述整流电路采用精密整流电路。

7.如权利要求2所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述积分电路采用工频周期积分电路。

8.如权利要求2所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述电弧故障检测保护装置还包括有连接于微处理器的电源电路。

9.如权利要求1所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述预定时间周期为一个工频周期，采样时间窗为50个工频周期。

10.如权利要求1所述的一种基于电弧故障检测保护装置的电弧故障检测方法，其特征在于：所述微处理器由一组积分值得到相邻工频周期积分值差值量化数组的算法为：定义两个变量m与n，m存储当前A/D采集的周期积分值，n存储前一个A/D采集的工频周期积分值，当差值大于等于设定值t1，将差值量化为1，表示递增；当差值绝对值小于t2，将差值量化为0，表示不变；当差值小于等于-t1时，量化为-1，表示递减；定义一个长度为50的数组T[50]用于存储相邻工频周期积分差值量化值，定时器中断每隔20毫秒将数组的第0-48个元素每位向高位移动一位，并将当前积分值差值的量化值存储在数组的最低位T[0]。