[发明专利]一种串联故障电弧在线检测方法及装置

权利要求书

1.一种串联故障电弧检测保护装置，其特征是包括负载电流信号采集模块、电流信号调理模块、电压信号采集模块、电压信号调理模块、控制输出单元、单片机模块以及DSP单元；还包括与单片机模块相连接的以太网通信单元、复位电路模块及报警单元，单片机模块通过以太网通信单元与上位机相连接；

其中，负载电流信号采集模块的输出端与电流信号调理模块的输入端相连接；电压信号采集模块的输出端与电压信号调理模块的输入端相连接；电流信号调理模块、电压信号调理模块的输出端与DSP单元的输入端相连接，DSP单元的输出端与单片机模块的输入端相连接，单片机模块的输出端与控制输出单元相连接；

其中单片机模块通过光电耦合器模块与报警单元及控制输出单元相连接，用于识别出串联故障电弧信号并发出断电控制命令，控制输出单元用于接收断电控制命令后切断负载供电回路电源。

2.如权利要求1所述的一种串联故障电弧检测保护装置的在线检测方法，其特征是包括以下的实施步骤：

步骤一、通过负载电流信号采集模块连续采集用电回路中两个周期电流信号瞬时值x_i、y_i，由DSP单元分别按照公式(1)和(2)计算其有效值Ix_rms、Iy_rms，按照公式(3)、(4)计算零休时间t_x、t_y，按公式(5)计算归一化零休时间系数A1，

式中x_i、y_i分别为用电回路电流波形x、y的第i个采样值；k为电流波形一个周期的总采样点数，f_s为电流波形采样频率；

步骤二，由DSP单元按公式(6)计算用电回路中x_i、y_i的差值R_i，再通过公式(7)计算其均方差G，通过公式(8)计算G的归一化方差系数A2，

R_i＝x_i-y_i i＝1，2，…，N (6)

式中，A2为归一化方差系数；

步骤三，由DSP单元根据模糊控制算法对A1、A2两个特征变量进行模糊融合以获得串联故障电弧综合特征识别系数A0，

具体地，还包括对A1、A2、A0按公式(9)进行模糊推理得到z元素隶属于A0的隶属度u_A0′(z)，按公式(10)对u_A0′(z)进行反模糊化处理获得A0后，进一步与经验阈值l(一般取0.5)比较，若A0小于l，则判定有串联故障电弧发生，反之，则无串联故障电弧发生，

式中，m为Al论城中的元素、u_A1(m)为m隶属于Al的隶属度、u_A1′(m)为输入新元素隶属于A1的隶属度、n为A2论域中的元素、u_A2(n)为n隶属于A2的隶属度、u_A2′(n)为输入新元素隶属于A2′的隶属度、z为A0论域中的元素、u_A0(z)为z隶属于A0的隶属度、u_A0′(z)为u_A1′(m)和u_A2′(n)模糊识别结果。

3.如权利要求2所述的串联故障电弧在线检测方法，其特征是，变量模糊集按下表1所示定义，

表1 变量模糊集

4.如权利要求2所述的串联故障电弧在线检测方法，其特征是，模糊识别规则按表2所示定义

表2 模糊识别规则表

5.如权利要求1所述的串联故障电弧检测保护装置，其特征是，所述负载电流信号采集模块为电流互感器。

6.如权利要求1所述的串联故障电弧检测保护装置，其特征是，所述电流信号调理模块由依次相连接的I/V转换、RC滤波电路、放大电路及限幅电路组成。