[发明专利]串联故障电弧检测方法及其专用装置

权利要求书

1.串联故障电弧检测方法，其特征是步骤如下：

第一步，采集电流瞬时值

在一个电源周期内以20kHz的采样频率采集400个电流瞬时值，作为下一个电源周期的参考数据；

第二步，得到相邻电源周期的电流波形差信号

以同样的采样频率采集相邻电源周期的同样个数的电流瞬时值，再与第一步中所得的上一电源周期的电流瞬时值数据对应点相减，得到相邻电源周期的电流波形差信号；

第三步，进行小波阈值去噪置零和归一化处理

对由第二步得到的相邻电源周期电流波形差信号进行如下的小波阈值去噪置零和归一化处理：

（1）通过小波变换，计算相邻电源周期电流采集值差值I3的默认阈值THR；

（2）对THR做u倍数的扩大，即THR1=u*THR，得到小波去噪的阈值THR1；

（3）求I3的400个点的每个点的绝对值，判断是否大于阈值THR1：是，保留I3相应点和THR1的差，否，将I3相应的点置0，最后得到修改后的I3，记为I4；

（4）计算用于求取I3的后一电源周期电流采集值I2的400个点的绝对值平均值AVERAGE，即先对I2求绝对值，然后求和，然后除以400，得到AVERAGE；

（5）获得归一化处理的基底BASE=AVERAGE+h，h为根据经验获得的经验修正值；

（6）对I4进行归一化处理，得到I5，即I5=I4/BASE，

（7）将I5赋给I3，即I3=I5，完成归一化处理；

第四步，判断有无电弧现象

计算由第三步得到的归一化处理后的波形差信号在每个电源周期的幅值，与电弧特征阈值Y比较，若大于Y，则判断有电弧现象，此周期即为电弧周期；反之，判断无电弧现象，此周期即为无电弧周期，其中电弧特征阈值Y取0.3；

第五步，判定故障类型,微处理器向报警指示装置发出相应的报警指令以及向开关装置发送相应的电路动作指令

连续对G1个电源周期进行检测，检测结果中出现电弧周期的次数为M,若M>G2，则判定出现了故障电弧，由微处理器向报警指示装置发出故障电弧报警指令，并向开关装置发送跳闸指令，切断电路；若G3<M<G2，则判定有疑似故障电弧,由微处理器向报警指示装置发出疑似故障电弧报警指令；若M<G3，则判定为正常，由微处理器向报警指示装置发送正常指令，上述G1、G2、G3为预设值，G1为故障电弧一个诊断周期内的电源周期数，G2为故障电弧判定标准阈值，G3为疑似故障电弧判定标准阈值，其中G1取25，G2取8，G3取5。

2.串联故障电弧检测方法的专用装置，其特征是：包括串联故障电弧模拟试验单元和串联故障电弧检测及保护单元，其中串联故障电弧模拟试验单元包括交流调压电源、电弧发生模块和负载接口；串联故障电弧检测及保护单元包括电流检测装置、开关装置、报警指示装置和微处理器；上述部件的连接方式是：调压交流电源、电弧发生模块、负载接口、电流检测装置和开关装置依次串联组成回路，电流检测装置、开关装置和报警指示装置分别与微处理器连接，电流检测装置将提取的电流值送入微处理器，微处理器向报警指示装置发出相应的报警指令，并向开关装置发出相应的电路动作指令。

3.根据权利要求2所述串联故障电弧检测方法的专用装置，其特征是：所述电弧发生模块的构成包括水平底座、电机固定底座、直线步进电机、绝缘滑动支座、钨铜合金锥状电极、圆柱石墨电极、绝缘固定支座和水平撑杆；上述部件的安装方式是：水平底座安放在一个水平台上，电机固定底座固定在水平底座上，直线步进电机固定在电机底座上，直线步进电机的行程输出端与绝缘滑动支座连接并固定，钨铜合金锥状电极固定在绝缘滑动支座上，圆柱石墨电极固定在绝缘固定支座上，绝缘固定支座与水平底座相连并固定，水平撑杆一端与绝缘固定支座相连，另一端与电机固定底座连接，并穿过绝缘滑动支座使其能在水平撑杆上沿直线自由滑动。

4.根据权利要求2所述串联故障电弧检测方法的专用装置，其特征是：所述电流检测装置由霍尔电流传感器或取样电阻以及相应的电流信号调理电路组成；所述开关装置是由交流固态继电器以及相应的驱动电路组成；所述微处理器为自带A/D采集器的微处理器；所述报警指示装置是灯光报警指示电路或声音报警指示电路。