一种故障电弧检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种故障电弧检测方法，包括：采集交流电的高频电流信号、工频电流信号和电压信号；从所述高频电流信号中提取出高频分布特征，从所述工频电流信号中提取出低频波动特征，从所述电压信号中提取出电压波动特征；相应的，本发明专利技术还公开了一种故障电弧检测装置。采用本发明专利技术实施例，能够实现精准、灵敏的故障电弧检测。

A fault arc detection method and device

The invention discloses a fault arc detection method, including: collecting AC high frequency current signal, power frequency current signal and voltage signal; extracting high frequency distribution characteristics from the high frequency current signal, extracting low frequency fluctuation characteristics from the power frequency current signal, and extracting voltage wave from the voltage signal. Correspondingly, the invention also discloses a fault arc detection device. By adopting the embodiment of the invention, accurate and sensitive fault arc detection can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种故障电弧检测方法及装置
本专利技术涉及电气
，尤其涉及一种故障电弧检测方法及装置。
技术介绍
随着用电设备种类的增多和用电规模的增大，电气火灾发生频率越来越高，在全国占火灾总比30％以上。这些电气火灾中，接触不良及故障电弧是引起电气火灾的主要元凶，而普通常规的电气保护开关及断路器，仅对过载、短路、漏电、过压进行保护，对接触不良及故障电弧无任何响应，对降低电气火灾发生无能为力。目前市面上出现有部分具备故障电弧检测及保护的产品，但识别效果受负载类型、线路接线方式等影响，灵敏度低，有的甚至只能检测末端电器，难以大幅改善电气火灾发生的局面。现有故障电弧检测及保护装置，通常有两种类型，第一种选用频率响应范围稍宽的普通电流互感器来感应电流及电弧信号，从电流及电弧信号中直接提取电弧产生的波动信号频率或分离出电弧产生的波动信号进行分析，由于采用普通电流互感器及相应的检测电路，无法对电弧产生的高频电流信号做出响应，所以检测灵敏度低，同时因为受电流互感器饱和影响，被检测回路电流过大也影响检测效果，使产品只适应在电流较小的供电回路末端使用。第二种设有高频互感器来感应电流及电弧信号，从电流及电弧信号中获取当前电弧产生的高频信号频率进行分析，由于未对低频信号中包含的信息进行检测处理，当远距离末端线路产生的电弧高频信号因线路传输衰减时，不能有效检测，所以限于线路末端使用。
技术实现思路
本专利技术实施例提出一种故障电弧检测方法及装置，能够实现精准、灵敏的故障电弧检测。本专利技术实施例提供一种故障电弧检测方法，包括：采集交流电的高频电流信号，并从所述高频电流信号中提取出高频分布特征；采集交流电的工频电流信号，并从所述工频电流信号中提取出低频波动特征；采集交流电的电压信号，并从所述电压信号中提取出电压波动特征；根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否存在故障电弧。进一步地，所述故障电弧检测方法还包括：根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否接触不良；所述接触不良包括输出负载接触不良或输入电源接触不良。进一步地，所述高频分布特征包括所述高频电流信号的频率计数和幅度值；所述低频波动特征包括所述工频电流信号的幅度变化特征，所述电压波动特征包括所述电压信号的幅度变化特征。进一步地，在所述采集交流电的高频电流信号之前，还包括：建立神经网络模型；采集不同类型的样本数据；所述样本数据包括故障电弧样本数据、输出负载接触不良样本数据和输入电源接触不良样本数据；分别对每类样本数据进行特征分析，获得每类样本数据对应的特征数据；所述特征数据包括高频分布特征数据、低频波动特征数据和电压波动特征数据；依次将每类样本数据所对应的特征数据输入至所述神经网络模型中进行训练，直到所述神经网络模型具有故障电弧、输出负载接触不良和输入电源接触不良的检测能力。进一步地，所述故障电弧检测方法还包括：在检测出故障电弧、输出负载接触不良或输入电源接触不良时，向驱动机构发送控制信号，以控制所述驱动机构跳闸，并向用户端发送报警提醒和故障信息，以供远程用户进行故障诊断。相应地，本专利技术实施例还提供一种故障电弧检测装置，能够实现上述故障电弧检测方法的所有流程，所述装置包括高频电流互感器、高频谐振选频器、高频电流采集器、低频电流互感器、电流采集器、电压采集器、数据处理及控制芯片；所述高频电流互感器用于采集交流电的高频电流信号；所述高频谐振选频器用于对采集的高频电流信号进行选频放大处理；所述高频电流采集器用于将处理后的高频电流信号转换为第一数字信号；所述低频电流互感器用于采集交流电的工频电流信号；所述电流采集器用于将采集的工频电流信号转换为第二数字信号；所述电压采集器用于采集交流电的电压信号，将所述电压信号转换为第三数字信号；所述数据处理及控制芯片用于从所述第一数字信号中提取出高频分布特征，从所述第二数字信号中提取出低频波动特征，从所述第三数字信号中提取出电压波动特征；根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否存在故障电弧；其中，所述高频电流互感器的输出端连接所述高频谐振选频器的输入端，所述高频谐振选频器的输出端连接所述高频电流采集器的输入端，所述低频电流互感器的输出端连接所述电流采集器的输入端，所述电流采集器的输出端、所述高频电流采集器的输出端、所述电压采集器的输出端分别连接所述数据处理及控制芯片的输入端。进一步地，所述高频电流互感器可作为所述高频谐振选频器的感性元件；所述高频电流采集器和所述电流采集器可集成在所述数据处理及控制芯片中。进一步地，所述数据处理及控制芯片还用于根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否接触不良；所述接触不良包括输出负载接触不良或输入电源接触不良。进一步地，所述高频分布特征包括所述高频电流信号的频率计数和幅度值；所述低频波动特征包括所述工频电流信号的幅度变化特征，所述电压波动特征包括所述电压信号的幅度变化特征。进一步地，所述故障电弧检测装置还包括通信电路、输出驱动电路；所述通信电路用于接收用户端发送的远程指令，以及在检测出故障电弧、输出负载接触不良或输入电源接触不良时，向用户端发送报警提醒和故障信息，以供远程用户进行故障诊断；所述输出驱动电路用于根据用户端发送的远程指令，或者在检测出故障电弧、输出负载接触不良或输入电源接触不良时，向驱动机构发送控制信号，以控制驱动机构跳闸；其中，所述输出驱动电路的输入端连接所述数据处理及控制芯片的输出端连接，所述通信电路与所述数据处理及控制芯片的通信接口连接。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的故障电弧检测方法及装置，能够对高频电流信号进行采集及特征提取，同时对工频电流信号进行采集及特征提取，另外对电压信号进行采集及特征提取，丰富数据特征，并采用神经网络模型对数据特征进行识别，实现精准灵敏的故障电弧检测、输出负载接触不良检测和输入电源接触不良检测；高频电流信号中提取的特征包括高频电流信号的频率计数和幅度，弥补单一信号特征的不足，进一步提高检测的准确性。附图说明图1是本专利技术提供的故障电弧检测方法的一个实施例的流程示意图；图2是本专利技术提供的故障电弧检测装置的一个实施例的结构示意图；图3是本专利技术提供的故障电弧检测装置的一个实施例的原理图；图4是本专利技术提供的故障电弧检测装置的另一个实施例的原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，本专利技术提供的故障电弧检测方法的一个实施例的流程示意图，包括：S1、采集交流电的高频电流信号、工频电流信号和电压信号；S2、从所述高频电流信号中提取出高频分布特征，从所述工频电流信号中提取出低频波动特征，从所述电压信号中提取出电压波动特征；S3、根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障电弧检测方法，其特征在于，包括：采集交流电的高频电流信号、工频电流信号和电压信号；从所述高频电流信号中提取出高频分布特征，从所述工频电流信号中提取出低频波动特征，从所述电压信号中提取出电压波动特征；根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否存在故障电弧。

【技术特征摘要】
1.一种故障电弧检测方法，其特征在于，包括：采集交流电的高频电流信号、工频电流信号和电压信号；从所述高频电流信号中提取出高频分布特征，从所述工频电流信号中提取出低频波动特征，从所述电压信号中提取出电压波动特征；根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否存在故障电弧。2.如权利要求1所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述故障电弧检测方法还包括：根据所述高频分布特征、所述低频波动特征和所述电压波动特征，并基于预先训练的神经网络模型，检测是否接触不良；所述接触不良包括输出负载接触不良或输入电源接触不良。3.如权利要求2所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述高频分布特征包括所述高频电流信号的频率计数和幅度值；所述低频波动特征包括所述工频电流信号的幅度变化特征，所述电压波动特征包括所述电压信号的幅度变化特征。4.如权利要求2所述的故障电弧检测方法，其特征在于，在所述采集交流电的高频电流信号之前，还包括：建立神经网络模型；采集不同类型的样本数据；所述样本数据包括故障电弧样本数据、输出负载接触不良样本数据和输入电源接触不良样本数据；分别对每类样本数据进行特征分析，获得每类样本数据对应的特征数据；所述特征数据包括高频分布特征数据、低频波动特征数据和电压波动特征数据；依次将每类样本数据所对应的特征数据输入至所述神经网络模型中进行训练，直到所述神经网络模型具有故障电弧、输出负载接触不良和输入电源接触不良的检测能力。5.如权利要求2所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述故障电弧检测方法还包括：在检测出故障电弧、输出负载接触不良或输入电源接触不良时，向驱动机构发送控制信号，以控制所述驱动机构跳闸，并向用户端发送报警提醒和故障信息，以供远程用户进行故障诊断。6.一种故障电弧检测装置，其特征在于，包括高频电流互感器、高频谐振选频器、高频电流采集器、低频电流互感器、电流采集器、电压采集器、数据处理及控制芯片；所述高频电流互感器用于采集交流电的高频电流信号；所述高频谐振选频器用于对采集的高频电流信号进行选频放大处理；所述高频电流采集器用于将处理后的高频电流信号转换为第一数字信号；所述低频电流互感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩明，杨玲，龙振华，
申请(专利权)人：彭浩明，
类型：发明
国别省市：湖南,43