[发明专利]串联电弧故障检测方法及其专用装置

权利要求书

1.串联电弧故障检测方法，其特征在于：是一种基于用电器电压波形的串联电弧故障检测方法，以用电器两端电压作为检测对象，采用差均值方法分析用电器两端电压波形，并对信号进行小波消噪处理，用处理后的差均值作为电弧的特征量，以此来判断有无电弧故障的产生，具体步骤如下：

第一步，采集用电器两端电压瞬时值：

在一个电源周期内以20kHz的采样频率采集400个用电器两端电压瞬时值，作为下一个电源周期的参考数据，在采集用电器两端电压瞬时值的同时采集相应的电弧光瞬时值；

第二步，得到相邻电源周期的电压波形差信号：

以同样的采样频率采集相邻电源周期的同样个数的用电器两端电压瞬时值再与上述第一步中所得的上一电源周期的用电器两端电压瞬时值数据对应点相减，得到相邻电源周期的电压波形差信号；

第三步，对相邻电源周期电压波形差值进行小波消噪处理：

(1)对第二步得到的相邻电源周期电压波形差信号进行小波变换，计算相邻电源周期电压差值U3的默认阈值THR，

(2)将上述THR扩大u倍，得到小波去噪的阈值THR1，即THR1＝u*THR，

(3)求上述U3的400个点的每个点的绝对值，判断是否大于阈值THR1：是，保留U3相应点和THR1的差，否，则将U3相应的点置0，最后得到修改后的U3，记为U4，

(4)对用于求取上述U3的后一电源周期电压采集值U2的400个点每个点求绝对值，然后求和，再除以400，得到AVERAGE，

(5)计算U5＝U4/AVERAGE+h，h为根据经验获得的经验修正值，U5即为小波消噪处理后的相邻电压波形差值；

第四步，获得相邻周期电压波形的差均值：

对第三步得到的每个电源周期内的相邻电压波形差值信号的400个点分别求取绝对值后求和，再除以400，获得相邻周期电压波形的差均值；

第五步，判断有无电弧现象：

将上述第四步求得的相邻周期电压波形的差均值与电弧特征阈值比较，如果大于电弧特征阈值，判断为有电弧故障现象，此周期即为电弧故障周期；反之，则判断无电弧故障现象，此周期即为无电弧故障周期。

2.权利要求1所述串联电弧故障检测方法的专用装置，其特征在于：包括串联电弧故障模拟试验单元和串联电弧故障检测单元，其中，串联电弧故障模拟试验单元包括电弧发生模块、行程控制模块、弧光标定模块、交流调压电源和负载接口，串联电弧故障检测单元包括电压传感器和电流传感器；上述部件的连接方式是：交流调压电源、电弧发生模块、负载接口和电流传感器依次串联组成回路，电压传感器并联在负载接口两端，行程控制模块与电弧发生模块通过导线相连，弧光标定模块置于电弧发生模块旁边。

3.根据权利要求2所述串联电弧故障检测方法的专用装置，其特征在于：所述电弧发生模块包括水平底座、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：将水平底座安放在一个水平台面上，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固定底座上，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所述串联电弧故障检测方法的专用装置，其特征在于：所述行程控制模块包括控制按键、单片机、电机驱动器和计数显示器，所述计数显示器、单片机、电机驱动器和控制按键依次通过导线相连。

5.根据权利要求2所述串联电弧故障检测方法的专用装置，其特征在于：所述弧光标定模块由弧光传感器和底座组成，上述部件连接方式为：底座置于电弧发生模块旁边，弧光传感器固定于底座上。

6.根据权利要求2所述串联电弧故障检测方法的专用装置，其特征在于：所述电压传感器采用霍尔电压传感器，所述电流传感器采用霍尔电流传感器，所述霍尔电压传感器的二次侧输入端接于被测用电器两端，所述霍尔电流传感器与用电器串联连接。