[发明专利]一种基于电弧发生器的配电网故障测试系统

权利要求书

1.一种基于电弧发生器的配电网故障测试系统，其特征在于：包括数据分析系统、上位机控制系统、数据采集卡、数据采集系统、控制系统、信号反馈系统、电弧发生器、开关切换系统、配电网模拟系统，所述配电网模拟系统包括多类型负载系统、多馈线配电网架；

所述上位机控制系统，用于通过数据采集卡发送控制指令至控制系统来控制开关切换系统，以使开关切换系统在不同时间将电弧发生器、多类型负载系统接入多馈线模拟配电网架；

所述电弧发生器，用于复现电网中发生的电弧故障；

所述电网模拟系统，用于模拟由多类型负载和多回路组成的电网；

所述数据采集系统，用于实时采集电弧发生器运行状态时的电极位置、两电极之间的电弧电压与电弧电流、配电网模拟系统中各干路与支路的电压与电流；

所述信号反馈系统，用于将开关切换系统中各开关通断状态信息、电弧发生器中压力传感器、移动电极前后限位开关信息通过数据采集卡实时反馈至上位机控制系统；

所述上位机控制系统，还用于通过数据采集卡获取信号反馈系统和数据采集系统中的信息，以实时采集数据和监测系统运行状态，根据采集的电弧电压反馈值与预设电压的差值和弧隙间距通过模糊推理原则计算出合适的电极移动速度，进而控制电弧发生器中电极运动速度使得弧隙间距随着燃弧状态进行自适应动态调整；

所述数据分析系统，用于对上位机控制系统中获取的配电网模拟系统中各个线路的电压、电流数据进行分析从而输出故障信息，利用故障分析模块对基于电弧发生器的配电网故障测试系统中存在的电弧故障进行分析，并输出故障信息；

所述数据分析系统包括在线检测模块和离线训练模块，在线检测模块用于对基于电弧发生器的配电网故障测试系统的测试过程与测试结果进行检测和分析，离线训练模块用于对卷积神经网络故障检测算法进行训练；

所述在线检测模块具体用于：通过数据采集系统获取测试过程中线路中的电压与电流信号，利用电压与电流信号的时域特征、使用快速傅里叶变换提取的频域特征、使用小波变换提取的信号细节特征，将获取的特征值利用多判据故障检测模块进行检测，并将结果输送至多数据融合故障判断模块，将电压与电流信号进行数据处理，通过构建多层卷积神经网络分别提取电弧电压与电流波形图像的高纬特征，并将结果输送至多数据融合故障判断模块，多数据融合故障判断模块基于卷积神经网络故障检测结果，同时利用多判据故障检测结果和控制系统中的控制指令与信号反馈系统中的反馈信息结合作为辅助判据共同监测基于电弧发生器的配电网故障测试系统中的电弧故障，对电弧故障进行分析并将故障信息输送至上位机控制系统中。

2.如权利要求1所述的基于电弧发生器的配电网故障测试系统，其特征在于：所述控制系统包括开关控制模块与步进电机控制模块，上位机控制系统通过数据采集卡发送控制指令至控制系统的开关控制模块，从而控制开关切换系统中开关的通断，以及配电网模拟系统中多类型负载系统的负载切换，其中开关切换系统中的开关用于将电弧发生器所产生的电弧切换至配电网模拟系统中多馈线配电网架的不同馈线上；上位机控制系统还通过数据采集卡发送控制指令至控制系统的步进电机控制模块中，通过控制电机旋转进而控制电弧发生器的电极运动。

3.如权利要求1所述的基于电弧发生器的配电网故障测试系统，其特征在于：所述电弧发生器包括移动电极和固定电极，移动电极和固定电极位于同一直线的底座导轨上并通过导线串或并入测试网络的线路中，移动电极通过电机底座联动轴来控制电极位移方向和速度快慢，移动电极通过前后两个限位开关来限制移动的最大值和最小值，固定电极后端安装有压力传感器，用来检测两电极是否紧密闭合，电弧发生器的步进电机使用模糊控制算法进行控制从而调节燃弧状态。