[发明专利]一种考虑雷电流隔离设备影响的故障电弧检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及故障电弧检测技术领域，特别涉及一种考虑雷电流隔离设备影响的故障电弧检测方法及装置。

背景技术

电弧广泛存在于电力设备中，小到日常用电器的插头插拔，大到高压输电线路的投切。根据电弧给系统和设备带来的影响程度，能够分为好弧(Good Arc)和坏弧(Bad Arc)。日常生活中用电器插头插拔时产生的“电弧”(俗称“电火花”)，伴有轻微的放电声音，就是好弧的一种，不会影响用电器的正常工作，也不会带来安全隐患，影响系统安全的工作。而当电缆、电线的绝缘皮破损或电缆断裂(老化或雷击烧损等原因)时，产生的电弧则是坏弧的一种，电弧会持续燃烧，释放热能，若不能及时发现并熄灭电弧，很可能引发火灾等造成人员伤亡和财产损失的事故。针对坏弧可能带来的危险，相关研究人员现阶段仍在研究对于故障电弧的检测方法，并且电力设备也有强制标准要求配备电弧检测功能。但是，目前尚未有学者公开讨论雷电流隔离设备对于故障电弧检测可能产生的不良影响。

雷电流波形具有极其陡峭的头部，使其包含有十分丰富的高频分量，多集中于10kHz-100kHz的频率范围内；雷电流高频隔离设备可以视为一个非线性的电感，对于雷电流频率范围内的电流波形呈现远大于地网电阻的阻抗，所以雷电流基本上全部经由地网流入大地，避免了地电位反击的发生。故障电弧发生时，电流波形畸变严重，也同样会包含相当丰富的高频分量和噪声。现阶段商用和正在研究的算法多依赖于故障电弧所包含的高频分量来将其与正常的负荷电流进行区分。当发生故障电弧时，雷电流高频隔离设备(等效为大电感)会滤掉电弧中的高频分量，造成故障电弧的特征量无法用于检测，造成安全隐患。

同时，电容、电感、晶闸管等非线性负载的使用，会引起电路中的电流谐波，也会使常规的故障电弧检测方法出现漏判、误判。而如果利用谐波含有率的变化率可以排除非线性负载的干扰，用这种方法，重点比较其变化率，若是电路中接入非线性负载，引发谐波含有率增加超限，但其变化率不会超限。只有发生故障电弧时，谐波含有率会剧烈变化，相邻两周期间谐波含有率的变化率会超限，从而判定为故障电弧。目前，还没有这种利用谐波含有率的变化率对故障电弧进行判定的方法。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种考虑雷电流隔离设备影响的故障电弧检测方法及装置，方法中采用四种条件共同判断，并且其中一种判定条件利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断，在故障电弧特征量被雷电流隔离设备滤掉时，仍然能够准确地检测到故障电弧的存在，及时给断路器发出断开信号，避免火灾等安全事故的发生。装置将雷电高频隔离设备与故障电弧检测装置集成到一起，使装置能够既实现雷电保护，又能保证故障电弧被准确检出。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种考虑雷电流隔离设备影响的故障电弧检测方法，采用四种条件共同判断，并且其中一种判定条件利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断，能够在使用雷电流隔离设备的情况下有效检测出故障电弧，包括如下步骤：

步骤1：持续对电流进行采样(根据实际硬件情况，每周期采64或128个点)；

步骤2：电流的采样值为128点每周期或64点每周期。以64点为例，将电流采样值记为I₀、I₁、……、I₆₃，正常周期电流记为I_n0、I_n1、……、In₆₃(采样值和正常值均为标幺值)。计算当前的采样周期电流与正常周期电流的差异参数：

将I_per与阈值S₁比较，若I_per≤S₁，则将采样电流值幅给正常周期电流值，更新正常周期电流值；若I_per＞S₁，则进行进一步的分析计算来判断是否由故障电弧发生；

步骤3：计算电流的平均值：

用电流的平均值来判断电流的正负半周是否对称。若I_ave大于给定阈值S2，则认为波形对称性不满足要求，为波形对称指示参数m1赋值1，否则为m1赋值0；

步骤4：计算采样电流相邻两个采样值的差值：

ΔI_k＝I_k+1-I_k(k＝0,1,2……62) (3)