[发明专利]串联电弧故障检测方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及电故障的探测装置，具体地说是串联电弧故障检测方法及其专用装置。

背景技术

在实际生活中，由于线路老化等多种原因可造成连续或间歇性的电弧故障。电弧故障的特征在物理现象上表现为持续强烈的弧光、弧声、放热等现象，在线路电流上表现为电流波形的畸变，相应的会出现零休区间、电流上升率增大、高频谐波增多等。电弧燃烧时会产生局部高温，电弧故障是引起电气火灾的主要原因之一，严重威胁人类的生命财产安全。

电弧故障分为串联电弧故障和并联电弧故障，串联电弧故障受负载类型和大小的影响较大，不同负载下电流变化表现出不同的特征。随着现代电气技术的发展，各种开关电源等非线性负载的增多，正常工作时电流也会出现电弧的某个或者某些特征，干扰了电弧特征的检测。

现阶段，对串联电弧故障检测方法的研究大多集中在研究故障电流波形上，主要是通过检测电流信号的“零休区间”，波形中存在的谐波分量，电流信号突变特征来确定电弧故障。CN201410148130.X公开了“串联电弧故障检测方法及其专用装置”，其中所提出的检测方法是以电流信号作为特征量，对电流波形差值进行小波阈值去噪置零和归一化处理。但是对于部分非线性负载，其正常工作时的电流波形与故障时的电流波形相似度高，难以区分，例如可控硅做负载时，其正常工作下的电流存在类似于阻性负载电弧时的“零休区间”，对电弧故障的检测造成干扰。在以上情况中，采用提取电流信号突变特征的电弧故障检测方法可靠性不高，容易造成误判。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供串联电弧故障检测方法及其专用装置，该方法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，克服了现有技术采用提取电流信号突变特征的电弧故障检测方法可靠性不高，容易造成误判的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：串联电弧故障检测方法，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。