[发明专利]一种基于高频特征的故障电弧检测方法与装置

权利要求书

1.一种基于高频分量的故障电弧检测装置，其特征在于，包括：

电压过零检测单元，与电压互感器输出端连接，用于检测电压过零点；

电流波形采集单元，与宽带CT输出端相连接，用于动态放大电流信号；

电流滤波整形单元，与宽带CT输出端相连接，用于提取故障电弧的特征频段，并整形为脉冲；

检测分析单元，与电流波形采集单元、电流滤波整形单元以及电压过零检测单元的输出端相连接，分析脉冲密度、相关系数和平肩比并进行联合判决故障电弧，根据故障电弧发生的频度阈值识别故障电弧并发出相应的信号，此外，利用电压过零检测相位与电流波形计算功率因数，并计算电流谐波；

液晶显示单元，与检测分析单元连接，根据检测分析单元输出的数据，动态显示谐波分量、THD和故障电弧个数；

声光报警单元，与检测分析单元连接，根据检测分析单元输出的声光报警信号决定是否执行声光报警；

控制单元，与检测分析单元连接，根据检测分析单元输出的脱扣信号决定是否执行切断电路；

通信单元，与检测分析单元连接，用于通过RS485接口与外界通信。

2.根据权利要求1所述的基于高频特征的故障电弧检测装置，其特征在于，所述电流滤波整形单元由滤波电路和高速比较电路组成。

3.根据权利要求2所述的电流滤波整形单元，其特征在于，所述滤波电路由增益分别为G1与G2的两个带通滤波器组成。

4.根据权利要求3所述的电流滤波整形单元，其特征在于，所述带通滤波器由一个增益为G11的高通滤波器和一个增益为G12的低通滤波器组成。

5.根据权利要求2所述的电流滤波整形单元，其特征在于，所述高速比较电路为滞回比较电路，由高速比较器和两个电阻组成。

6.根据权利要求1所述基于高频特征的故障电弧检测装置，其特征在于，所述装置前端并联K个安规电容，其中K＝1或2。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的基于高频特征的故障电弧检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：电流由带宽CT分出两支路，分别经过电流滤波整形单元和电流波形采集单元，输出脉冲信号和电流波形；

步骤2：检测分析单元通过I/O和A/D分别采集脉冲信号和电流波形，进行同步处理；

步骤3：将两路计算的参量与预设阈值进行比较，进行联合判决，判断是否发生故障电弧，若发生故障电弧，则M加1；

步骤4：若1秒内M≥14，则判定该电路发生故障电弧，立即发出声光报警与断开开关信号，M清零。

8.根据权利要求7所述的基于高频特征的故障电弧检测方法，其特征在于，步骤2所述的同步处理包括：

S21：对每周波采集到的脉冲信号进行计数，个数为Cnt，脉冲密度为T为一个周期的时间；

S22：对采集的模拟信号与多种参考信号求相关系数ρ与求平肩比S；

S23：利用电压过零检测相位和电流波形相位，计算功率因数，并计算电流谐波。

9.根据权利要求8所述的基于高频特征的故障电弧检测方法，其特征在于，步骤S22所述的相关系数ρ与平肩比S的计算方法，包括：

a：归一化相关系数ρ表达式：其中x为采集到的一个周期的波形，y为参考波形，N为一个周期的采样个数，x与y应该保持同相；

b：平肩比S应为一个周期零点附近m各点与波峰与波谷出m个点的绝对值的比值。

10.根据权利要求7所述的基于高频特征的故障电弧检测方法，其特征在于，步骤3所述的参量与预设阈值进行比较的方法，包括：

S31：若P＜P_th1,则判定电路中一定没有发生故障电弧；

S32：若P＞P_th2，则判定电路中一定发生了故障电弧；

S33：若P_th1＜P＜P_th2，则根据相关系数σ和平肩比S进行辅助判断，当(ρ＞ρ_th)∩(S＜S_th)时，判定电路中一定发生故障电弧，否则电路中未发生故障电弧。