[发明专利]一种低压电弧故障检测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及低压配电系统电弧故障检测领域，尤其涉及一种不易受正常工作电流波形变化干扰的低压电弧故障检测方法和装置。

背景技术

随着科技的快速发展，现代家庭电气化程度不断提高，电气设备和家用电器剧增，家庭用电不断增加，电气故障造成的火灾事故也越来越频繁，这给社会造成了巨大的损失。据有关资料统计，电气火灾事故发生率高居各类火灾之首，达到30.3％。在重特大火灾中，这一比例更大，高达46.1％。电弧故障是由于接触不良、连接松动、绝缘老化、断裂等引起。故障电弧的特点是线路中电流可能减小，但温度高，并使故障迅速扩大，直至点燃附近的可燃物而引发火灾。所以预防这种由电弧故障引发的火灾尤为重要。

传统的过电流保护断路器和剩余电流保护断路器一般起不到故障电弧保护的作用。目前国内对家用电路电弧故障领域还处于研究开发阶段，虽然有少数公司已研发出针对家用电路的电弧故障断路器，但其在市面上的流通还未真正开始，其可靠性还尚未得到很好的验证。

目前，我国针对220V/50HZ电网制定了相应的技术规范，包括国标《电气火灾监控系统--第4部分：故障电弧探测装置》和《电弧故障检测装置(AFDD)的一般要求》，为了使电弧故障检测装置符合国标，能够检测和区分电弧和正常负载干扰，且不会出现误脱扣现象。因此，电弧故障检测装置和方法需要进一步的改进，避免出现误判。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种可有效区分是发生电弧故障还是负载正常启动、功率调节等引起的干扰的低压电弧故障检测方法。

本发明还提供了一种低压电弧故障检测装置。

本发明提供的技术方案为：

一种低压电弧故障检测方法，包括：

对被保护电路的火线和零线之间的电压进行采样并处理得到高频脉冲信号，对被保护电路的电流进行采样并处理得到电流半波信号；

统计高频脉冲信号在每个工频周期内的脉冲个数G、脉冲宽度和H以及最大脉冲宽度M；统计在每个工频周期内电流半波的波动系数S、零休变化率L以及V_max，其中，V＝di/dt，任一工频周期内的零休变化率为与其相邻的工频周期的零休变化值与该工频周期的零休变化值之差再除以该工频周期的零休变化值；

选定一个采样时间窗，一个采样时间窗包含若干个工频周期；

逐个对所述采样时间窗内的各工频周期进行判断，当G·30+H·20+M·50＞50000，则判定在一个工频周期产生了一个疑似故障信号；继续统计在所述采样时间窗内的疑似故障信号的个数N，当N≥9，则判定发生疑似电弧故障；再逐个对产生了疑似故障信号的工频周期进行判断，当L·40+S·30+V·30＞50000，则判定发生电弧故障。

优选的是，所述的低压电弧故障检测方法中，所述采样时间窗采用连续更新的滑动时间窗口。

优选的是，所述的低压电弧故障检测方法中，当G·30+H·20+M·50＜50000，则判定在一个工频周期未产生故障信号；当L·40+S·30+V·30＜50000，则判定在一个工频周期未产生故障信号。

优选的是，所述的低压电弧故障检测方法中，一个采样时间窗包含100个工频周期。

优选的是，所述的低压电弧故障检测方法中，对被保护电路的火线和零线之间的电压进行采样并处理得到高频脉冲信号，具体通过以下过程实现：

通过高频耦合电路对被保护电路的火线和零线之间的电压进行采样，获得高频电流信号；再通过连接于高频耦合电路二次侧的第一I/V变换电路将高频电流信号转变为高频电压信号；第一I/V变换电路输出的高频电压信号通过带通滤波器输入到对数检波电路进行检波获得高频脉冲信号；

对被保护电路的电流进行采样并处理得到电流半波信号，具体是通过以下过程实现：

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第二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；第二I/V变换电路输出的AC电压波形信号通过信号调理后获得适合AD采样的电流半波信号。

一种低压电弧故障检测装置，包括：

高频脉冲信号生成电路，其用于对被保护电路的火线和零线之间的电压进行采样并处理得到高频脉冲信号；

电流半波信号生成电路，其用于对被保护电路的电流进行采样并处理得到电流半波信号；