[发明专利]一种串联电弧故障检测、定位方法及系统

说明书

本发明提供一种串联电弧故障检测、定位方法及系统，该方法包括包括如下步骤：位于低压线路的监测终端获取线路电压相邻两周波的差分波形，使用FIR滤波器滤除差分波形中的高频噪声，寻找滤波后差分波形的两个过零点，在差分波形的过零点附近使用窗函数获取窗口数据，根据窗口数据的方差的大小判断该窗口内的波形是否是突变点，根据波形是否是突变点判断是否为故障波形差分，监测终端将故障信息上报给集中设备，集中设备用于根据发送故障信息的监测终端的拓扑关系判断串联电弧故障位置。本发明可实现对表前网络线路中的串联电弧故障的检测和故障点定位，从而极大提高了工作人员的维修效率，保证电力系统安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及电气工程测量领域，具体是一种串联电弧故障检测、定位方法及系统。

背景技术

串联电弧故障是发生在破损线路或线路与设备连接处的故障电弧，串联电弧发生时，其电弧燃烧产生的高温是引发电气火灾的重要因素之一。由于串联电弧发生时，其故障电流与负荷电流在数值上相仿，因此传统的过流保护装置无法对其进行保护。对串联电弧故障的检测包括利用可见光、紫外线、红外线、声音等物理特征量的检测，以及利用电弧发生时的电流电压特征量的检测。现有的检测研究多集中在利用电弧发生时的故障电流特征实现检测，随着在居民用电侧大量非线性负荷的接入，使得传统的利用故障电流时的“零休”特征、电流上升率变大特征、谐波成分增加特征等传统检测方法效果受到了很大影响；现如今，相关领域学者的研究多集中在利用人工智能技术、多特征融合技术实现串联电弧故障检测。这些研究虽然在理论上能够解决串联电弧故障检测的难题，但由于其算法复杂度较高，因此这些方法离实际应用还有一定距离。

使用电流检测的优势在于无论哪个配电支路发生了串联电弧故障，不论故障点距离检测位置多远，只要检测位置处于供电终端，其下设的所有支路发生的串联电弧故障引起的电流变化均会影响供电终端的电流变化。使用电弧发生时对线路电压的影响实现对其上游线路串联电弧故障的检测是电弧检测的另一种思路，文献“负载端电弧故障电压检测与形态小波辨识”(缪希仁、郭碧婷、唐金城、张丽萍)提出了一种通过检测末端电压畸变程度来检测上游线路是否存在串联电弧故障的方法，该方法未考虑非线性负载产生的非线性线路压降对末端电压畸变的影响，文献“基于负载端电压分析的串联故障电弧检测方法”(赵远、张冠英、王尧、顾俏丽)提出了一种将末端电压波形相邻周期做差，滤波后对每个周期的电压波形差做均值以进行判定的方法，该方法认为两个电弧发生时的末端电压差均值一定小于两个无故障末端电压差的均值，由于电弧电压的随机性，其故障末端电压差的正负极性也是随机的，因此仅从均值角度看，该方法有很大的局限性。

基于可见光、紫外线、红外线、声音等物理特征量的检测方法易受外界环境的影响，且这类方法受到安装位置的限制，使其应用受限。上述基于电流故障特征的方法难以实现与非线性负荷电流的特征区分，上述基于电压的检测方法则存在适用面窄的不足。

此外，现有的串联电弧故障检测方法，均为针对表后系统的户内电弧故障检测，现有研究中，针对表前系统低压配电网络的电弧故障检测少有研究。实际上，对配电系统来说，从配电变压器至电表的低压配电网络，具有拓扑结构复杂、线路长的特点，但针对该网络线路的电弧监测目前却是处于空白状态。从供电可靠性和电气火灾的安全角度来看，该网络的监管也应引起足够的重视。尤其是随着高层建筑的不断增加，该问题愈发突出。对表前网络来说，不仅要能够检测到电弧故障是否存在，还要在电弧故障发生时能够对其故障进行及时、准确定位。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种串联电弧故障检测、定位方法及系统，其基于末端电压差分波形特征进行串联电弧检测，并在此基础上进行低压配电网络的串联电弧故障点的定位，使用本发明的方法，可实现对表前网络线路中的串联电弧故障的检测和故障点定位，从而极大提高了工作人员的维修效率，保证电力系统安全可靠运行，此外，通过对故障线路的定位，分辨线路故障点处于表前或者表后，还可界定故障责任。