[发明专利]一种基于阻抗特征的直流电弧检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于阻抗特征的直流电弧检测方法及系统，该方法包括：步骤1，预先根据直流电弧非线性电阻模型确定电弧电阻值，步骤2，以预设频率采集直流串联供电系统直流电压和直流电流的数字信号，步骤3，根据所述数字信号计算该采样周期内平均电阻，然后重复步骤2至步骤3获取数个采样周期内平均电阻值；由于预先确定了电弧电阻值：发生电弧时的电阻值会与未发生电弧时的电阻值不同，即电阻的时域特性会发生改变，因此，如果超过指定个数的采样周期内平均电阻值与所述电弧电阻值的差值的绝对值小于设定阈值，则可以预判发生电弧。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种基于阻抗特征的直流电弧检测方法及系统。

背景技术

电弧是一种气体放电现象，电气的热插拔和触头开关的通断都可能产生电弧，但这类电弧一般不会引起电气故障，电弧按电流分为直流电弧和交流电弧，电弧放电现象常蕴含巨大的能量，对周围设备和工作人员的安全构成威胁。

近年来，随着光伏发电系统及电动汽车的不断发展，尤其是光伏电池板在建筑物屋顶和外墙的大规模应用，且大多数光伏阵列的安装过程，都是利用长串的高压直流电源，这增加了发生直流电弧的概率，此外，电动汽车、航空航天应用了很多高低压直流供电系统，直流供电系统中线缆的老化、接触不良、短路等故障都可能发生电弧，而系统中一旦发生电弧，这些电弧可使装置带电，威胁工作人员或者乘客的生命安全，另外，持续的直流电弧将产生高温，易引燃周边的可燃性物，进而引发火灾，若不采取及时有效的电弧检测及保护措施，将导致电气系统损坏，车辆自燃或大范围财产损坏。近年来欧美等地陆续发生多起由于光伏系统的直流电弧引发的火灾。国内也出现了多起因电气系统电弧引起汽车自燃的现象，因此检测和隔离直流电弧成了必须解决的问题。

目前电弧检测方法大致分为两种：一是依据电弧发生时电压、电流等波形的变化判定电弧故障。但直流电弧因为与交流电弧的性质有很大不同：首先直流电弧是一种随机不平稳信号，没有交流电流周期性的“平肩”部特征，此种基于波形的检测方法虽然简单但不适用于直流电弧检测；二是通过检测电弧发生时电流时域或者频域的变化特征判断是否产生电弧，此类方法检测对象是电流，适用性广，但是，如光伏电源的伏安特性决定逆变器正常工作情况下发生电弧时，电流时域特征不明显，且易受其他因素干扰，误判率高。而仅依据电流频域特征的检测方法由于判断依据单一也存在误判率高的缺点。如何提高直流电弧的检出率，有效减少故障电弧带来的危害，同时降低误判率提高系统的可靠性成为评价检测方法优劣的标准。

发明内容

本发明提供了一种基于阻抗特征的直流电弧检测方法及系统，解决现有技术直流电弧的检出率不能满足要求的问题。

本发明提供了一种基于阻抗特征的直流电弧检测方法，包括：

步骤S01，预先根据直流电弧非线性电阻模型确定电弧电阻值；

步骤S02，以预设频率采集直流串联供电系统直流电压和直流电流的数字信号；

步骤S03，根据所述数字信号计算该采样周期内平均电阻；

步骤S04，重复步骤S02至步骤S03获取数个采样周期内平均电阻值；

步骤S05，如果超过指定个数的采样周期内平均电阻值与所述电弧电阻值的差值的绝对值小于设定阈值，则预判发生电弧。

优选地，所述方法还包括：

预先构建基于阻抗频域特征进行直流电弧检测的直流电弧检测模型；

在预判发生电弧之后，以预设频率采集直流串联供电系统直流电压和直流电流的数字信号；

根据所述数字信号提取阻抗频域特征；

将所述阻抗频域特征输入所述直流电弧检测模型以确定是否发生直流电弧。

优选地，构建所述直流电弧检测模型包括：