故障电弧检测方法技术

故障电弧检测方法，产生电弧时装置检测电弧电流信号频域特征量并发出报警信号，同时要确保正常负载通电不要报警；电流信号以及滤波后AD采样得到的数据以及针对数据的分析结果不断传到中控机。本发明专利技术通过上述方法，通过检测设定时段的电弧波状态，利用逻辑判定，进行故障电弧检测；解决了现有技术中存在的处理方法复杂、设备要求和制造成本高、检测准确性低的技术问题；提供了一种安全稳定、使用简单、计算快速、硬件设备要求低、造价成本低的故障电弧检测方法。

Fault arc detection method

Fault arc detection method generates arc detection device to detect arc current signal frequency domain characteristics and send out alarm signals, while ensuring that normal load does not alarm; current signals and filtered AD sampled data as well as the analysis results for data are continuously transmitted to the central control computer. Through the above-mentioned method, the fault arc detection is carried out by detecting the arc wave state in a set period of time and using logical judgement; the technical problems existing in the existing technology such as complex processing method, high equipment requirements and manufacturing costs, low detection accuracy are solved; a safe and stable, simple to use, fast to calculate, low hardware requirements and low cost is provided. Fault arc detection method.

【技术实现步骤摘要】
故障电弧检测方法
本专利技术属于电器检测领域，具体涉及一种故障电弧检测方法。
技术介绍
当前电气防火技术主要依赖断路器和漏电保护装置，但电气火灾仍然是火灾的主要来源。这主要是由于现行主流的断路器保护仅仅可以对短路进行保护，对故障电弧这种能量较小但同样为火灾隐患的防护无能为力，且失效时无法及时发现；另一方面漏电保护存在大量的误动作，使得用电单位没有办法正常工作。因而，需要设计故障电弧检测装置来进行故障电弧的实时防护。而目前故障电弧断路器在国内并没有相应可靠成型的产品，各种方法要么误动作过多，要么太过复杂。《CN201711075770-一种交流故障电弧检测方法及其装置》中需要采用matlab高阶统计计量工具箱来计算电磁耦合信号的峭度值四阶累积量，统计计量复杂性很高，对控制器运算处理性能要求也很高；《CN201810293981-一种基于突变系数和SVM的故障电弧检测方法》需要利用复杂的小波变换，同样提高了计算的复杂度，对控制器运算处理性能要求同样很高；《CN201810282661-一种基于电弧脉冲信号时间特性的故障电弧检测方法》利用检测电弧脉冲信号时间间隔的电弧检测系统，针对电弧性负载，经过试验测量，仅在中低频信号(10kHz以下)信号小于小能量故障电弧，鲁棒性差。因此我们设计一种简单有效的方法针对故障电弧进行检测，仅利用逻辑判定，既不产生误动作，同时又满足国家标准中有关电弧数量报警的相关要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种故障电弧检测方法，通过检测设定时段的电弧波状态，利用逻辑判定，进行故障电弧检测。本专利技术创造解决了现有技术中存在的处理方法复杂、设备要求和制造成本高、检测准确性低的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术创造采用的技术方案为：故障电弧检测方法，其特征在于，其步骤为：1)利用电流互感器检测提取电流，并转化成电压信号；2)将1)中得到的电压信号利用硬件电路进行指定频域段的滤波放大处理，得到处理后的信号D1和处理前的电流数据P1；3)AD模块以速率SR1的采样速率采集信号D1和P1的数据，并分别上传至CPU内；4)针对处理后的信号D1采集每0.01s内该信号的峰值，并将T1秒内所有的峰值按时间顺序记录下来；5)将峰值数据通过CPU上传至服务器内进行存储；6)将T1秒内的所有峰值利用相邻峰值比较，计算异常数据差的个数作为N1，同时取平均值，并记录下来；利用相邻峰值比较，并替代4s前的平均值，维持4个平均值进行计算，按时间先后顺序记为A1、A2、A3、A4，刚刚记录下来的平均值为A4，最早的平均值为A1；7)如果A3>A2+A4，则说明在记录A3的那一秒内有电弧，并在A4那一秒不经过判断直接按有电弧判定；比较A3的那一秒内所有的峰值与A4的大小，如果大于2倍的A4，则记为一个弧；8)如果A3≤A2+A4，则需要判断在上一秒是否存在A2>A1+A3：如果上一秒存在A2>A1+A3，则继续进行步骤9)的判断，否则直接进入步骤10)；9)如果A3-A4＜K1，K1为常数，由T1决定，则将A4与A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；如果A4-A3>K1，则将A4与A1、A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；10)如果A3>A4+K2，其中K2为由T1决定的常数，则进入步骤11)，否则判定为无电弧；11)如果A1>A2+K3，A4与A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；否则，则将A4与A1、A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；12)记录所有P1>K4的半波，其中K4为常数，作为故障电弧处理；记录所有故障电弧半波个数N2，并与N1比较，取较小值；13)判断是否存在某一秒中有14个以上的电弧半波，如果有则通过串口发出一个报警信号。所述的步骤1)中，采用霍尔传感器进行电流信号的采集，直接得到经过电流转换过来的电压信号。所述的步骤2)中，通过采样得到的电压信号进行2k～10k频率范围的滤波，采用硬件电路滤波，然后分别针对滤波前后的电路进行整流处理，送入AD模块的直流信号滤波整流电路中，得到该电弧在滤波前后的波形。本专利技术创造的有益效果为：1)在电弧产生4s内即可发现，而不必一定要等到故障电弧持续到短路才发现，极大地降低了电气火灾隐患。2)利用在特定频域上的峰值进行四周期法判定是否有故障电弧，相对其他检测故障电弧算法方法简单，且由于所有的半波峰值比较并不是与某个固定的阈值进行比较，而是与前几秒的波形进行比较，从而提高了对不同负载的适应性，减少了误动作的可能性。附图说明图1：本专利技术实施例故障电弧检测流程图。图2：电弧检测装部分的电气连接原理图。图3：实际测量的滤波前后的波形图。图4：图3截取的一部分波形数据并转化为数字信号数据连缀成的波形图。图5：图4波形每个半波峰值连缀起来的波形图。具体实施方式故障电弧检测方法，其步骤为：1)利用电流互感器检测提取电流，并转化成电压信号；2)将1)中得到的电压信号利用硬件电路进行指定频域段的滤波放大处理，得到处理后的信号D1和处理前的电流数据P1；3)AD模块以SR1的采样速率采集信号D1和P1的数据，并分别上传至CPU内；4)针对处理后的信号D1采集每0.01s内该信号的峰值，并将T1秒内所有的峰值按时间顺序记录下来；5)将峰值数据通过CPU上传至服务器内进行存储；6)将T1秒内的所有峰值利用相邻峰值比较，计算异常数据差的个数，同时取平均值，并记录下来；利用相邻峰值比较，并替代4s前的平均值，维持4个平均值进行计算，按时间先后顺序记为A1、A2、A3、A4，刚刚记录下来的平均值为A4，最早的平均值为A1；7)如果A3>A2+A4，则说明在记录A3的那一秒内有电弧，并在A4那一秒不经过判断直接按有电弧判定；比较A3的那一秒内所有的峰值与A4的大小，如果大于2倍的A4，则记为一个弧；8)如果A3≤A2+A4，则需要判断在上一秒是否存在A2>A1+A3：如果上一秒存在A2>A1+A3，则继续进行步骤9)的判断，否则直接进入步骤10)；9)如果A3-A4＜K1，K1为常数，由T1决定，则将A4与A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；如果A4-A3>K1，则将A4与A1、A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；10)如果A3>A4+K2，其中K2为由T1决定的常数，则进入步骤11)，否则判定为无电弧；11)如果A1>A2+K3，A4与A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；否则，则将A4与A1、A2、A3所在时刻的所有峰值进行对比，如果峰值大于A4，则该半波为一个电弧；12)记录所有P1＝4095的半波作为故障电弧处理；记录所有故障电弧半波个数N2，并与N1比较，取较小值；13)判断是否存在某一秒中有14个以上的电弧半波，如果有则通过串口发出一个报警信号。所述的步骤1)中，采用霍尔传感器进行电流信号的采集，直接得到经过电流转换过来的电压信号。所述的步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.故障电弧检测方法，其特征在于，其步骤为：1)利用电流互感器检测提取电流，并转化成电压信号；2)将1)中得到的电压信号利用硬件电路进行指定频域段的滤波放大处理，得到处理后的信号D1和处理前的电流数据P1；3)AD模块以速率SR1的采样速率采集信号D1和P1的数据，并分别上传至CPU内；4)针对处理后的信号D1采集每0.01s内该信号的峰值，并将T1秒内所有的峰值按时间顺序记录下来；5)将峰值数据通过CPU上传至服务器内进行存储；6)将T1秒内的所有峰值利用相邻峰值比较，计算异常数据差的个数作为N1，同时取平均值，并记录下来；利用相邻峰值比较，并替代4s前的平均值，维持4个平均值进行计算，按时间先后顺序记为A1、A2、A3、A4，刚刚记录下来的平均值为A4，最早的平均值为A1；7)如果A3>A2+A4，则说明在记录A3的那一秒内有电弧，并在A4那一秒不经过判断直接按有电弧判定；比较A3的那一秒内所有的峰值与A4的大小，如果大于2倍的A4，则记为一个弧；8)如果A3≤A2+A4，则需要判断在上一秒是否存在A2>A1+A3：如果上一秒存在A2>A1+A3，则继续进行步骤9)的判断，否则直接进入步骤10)；9)如果A3‑A4...

【技术特征摘要】
1.故障电弧检测方法，其特征在于，其步骤为：1)利用电流互感器检测提取电流，并转化成电压信号；2)将1)中得到的电压信号利用硬件电路进行指定频域段的滤波放大处理，得到处理后的信号D1和处理前的电流数据P1；3)AD模块以速率SR1的采样速率采集信号D1和P1的数据，并分别上传至CPU内；4)针对处理后的信号D1采集每0.01s内该信号的峰值，并将T1秒内所有的峰值按时间顺序记录下来；5)将峰值数据通过CPU上传至服务器内进行存储；6)将T1秒内的所有峰值利用相邻峰值比较，计算异常数据差的个数作为N1，同时取平均值，并记录下来；利用相邻峰值比较，并替代4s前的平均值，维持4个平均值进行计算，按时间先后顺序记为A1、A2、A3、A4，刚刚记录下来的平均值为A4，最早的平均值为A1；7)如果A3>A2+A4，则说明在记录A3的那一秒内有电弧，并在A4那一秒不经过判断直接按有电弧判定；比较A3的那一秒内所有的峰值与A4的大小，如果大于2倍的A4，则记为一个弧；8)如果A3≤A2+A4，则需要判断在上一秒是否存在A2>A1+A3：如果上一秒存在A2>A1+A3，则继续进行步骤9)的判断，否则直接进入步骤10)；9)如果A3-A4<K1，K1为常数，由T1决定，则将A4与A2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晨，王勇俞，高伟，齐梓博，刘玉宝，梅志斌，代鑫，
申请(专利权)人：公安部沈阳消防研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21