楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，电压信号采集模块用于采集楼宇监测接线盒中的三相电压信号；电流信号采集模块用于采集楼宇监测接线盒中的三相电流信号，并转换为表征三相电流的标准电压信号；高频信号采集模块用于通过峰值检测方法采集所述三相电压信号中的电压高频分量；延时信号采集模块用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号进行对比，识别表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时；处理器在三相电压信号中存在预设范围的电压高频分量，且表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间具有延时特性时，判定为发生火花放电故障。本发明专利技术能对电气回路中的火花放电故障进行快速准确识别。障进行快速准确识别。障进行快速准确识别。

【技术实现步骤摘要】
楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力系统防火预警
，具体地指一种楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统及方法。

技术介绍

[0002]电气火灾在所有火灾类型中排名第一，根据《中国火灾统计年鉴》，近年来我国电气火灾约占火灾总数的30％，且呈逐年上升趋势。低压配电线路由于线路长期过载、绝缘老化等原因而导致的电气故障，往往伴随着电极局部高温溅射而产生火灾隐患，这些通过测温式火灾监控装置可以识别和预警，但对于楼宇接线盒装置内松动、虚接原因导致的局部火花放电现象，由于故障电流幅值低，频率高等问题，传统手段无法准别识别并保护；常用的剩余电流动作保护器原理为监测三相电流的矢量和来监测是否发生泄露电流故障，同样无法识别局部火花放电现象；而故障电弧探测装置只能识别多次连续在同一处放电而形成稳定的放电电弧，虚接火花放电故障因为发生时间短，放电不稳定等原因，往往容易被忽视，但这种故障间歇性一旦发生，往往局部温度较高，容易造成接线盒熔融并扩大故障面。
[0003]电火花的放电波形主要分为空载、火花放电、过渡电弧、稳定电弧和短路五种。其中在火花放电时，间隙电压存在着强而稳定的高频分量(频率从几兆到几十兆赫兹)；而电弧放电时，间隙电压的高频分量很弱，甚至不存在；存在少量的高频信号时，视为不稳定的过渡电弧放电；无高频信号时，视为空载脉冲、短路脉冲或稳定电弧放电脉冲。针对火花放电的这一特性，可以借鉴用于电气火灾识别。通过实时监测线路中电流信号，一旦发生火花放电故障，便可以通过识别电流信号转换后的高频信号，进行提取、放大、比较，根据高频分量的存在与否作为判定火花放电故障是否发生的依据。另外，在接线松动及虚接所引起的火花放电故障中还存在一种击穿延时现象，火花放电的电流信号比电压信号存在一定的击穿延时时间(μS级)，而电弧放电等状态一般不存在击穿延时时间。通过对线路中故障电压及电流的时间特性进行监测和分析，可以进一步验证火花放电故障是否发生，从而提高故障识别的准确度。
[0004]专利技术专利CN103123378A公开了一种电气故障火花实时监测方法及装置，通过对电流、谐波和电磁场的同时测量和分析来实现对电气火花故障的监测，但其对火花放电故障的判定条件比较宽泛，无法区分由于其他原因导致电流波动而引起的误判。
[0005]专利技术专利CN107891199A公开了电火花放电状态检测装置和识别方法，其主要采用深度学习和人工模拟方法，用于电火花加工机床精加工领域，成本较高，不适合用于电气故障监测领域。
[0006]技术专利CN 210954230U公开了一种用于火花放电的音频智能实时检测电路，但没有对火花放电音频特征进行特征识别，难以与其他电气噪声区别开来。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是要提供一种楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统及方法，本
专利技术能对电气回路中的火花放电故障进行快速准确识别。
[0008]为实现此目的，本专利技术所设计的楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，它包括电压信号采集模块、高频信号采集模块、电流信号采集模块、延时信号采集模块和处理器，其中，电压信号采集模块用于采集楼宇监测接线盒中的三相电压信号；
[0009]电流信号采集模块用于采集楼宇监测接线盒中的三相电流信号，并转换为表征三相电流的标准电压信号；
[0010]高频信号采集模块用于通过峰值检测方法采集所述三相电压信号中频率范围在A～BHz的电压高频分量；
[0011]延时信号采集模块用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号的时域特性进行对比，识别表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时；
[0012]所述处理器用于对三相电压信号中频率范围在A～BHz的电压高频分量进行判断，确定是否存在预设频率范围的电压高频分量；
[0013]处理器还用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时进行判断，确定表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间是否具有延时特性；
[0014]处理器在三相电压信号中存在预设范围的电压高频分量，且表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间具有延时特性时，判定为发生火花放电故障。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术通过识别与电弧故障近似的火花放电故障(三相电压信号中存在预设范围的电压高频分量，且表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间具有延时特性)，克服了虚接火花放电因为放电时间短、不稳定，容易被遗漏而造成电气火灾事故扩大等问题，弥补了常规电气火灾监测中的空白部分，拓宽了电气火灾预警的范围。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术中电流信号采集模块的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术中高频信号采集模块的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术中延时信号采集模块的结构示意图；
[0021]图5为楼宇监测接线盒中的三相电压信号与三相电流信号对比图。
[0022]其中，1—电压信号采集模块、2—高频信号采集模块、3—电流信号采集模块、4—延时信号采集模块、5—处理器、6—报警模块。
具体实施方式
[0023]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：
[0024]如图1所示楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，它包括电压信号采集模块1、高频信号采集模块2、电流信号采集模块3、延时信号采集模块4、处理器5和报警模块6其中，电压信号采集模块1用于采集楼宇监测接线盒中的三相电压信号；
[0025]电流信号采集模块3用于采集楼宇监测接线盒中的三相电流信号，并转换为表征三相电流的标准电压信号；
[0026]高频信号采集模块2用于通过峰值检测方法采集所述三相电压信号中频率范围在
1～103MHz的电压高频分量；
[0027]延时信号采集模块4用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号的时域特性进行对比，识别表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时，如图5所示；
[0028]所述处理器5用于对所述三相电压信号中的电压高频分量进行判断，确定是否存在预设频率范围的电压高频分量；
[0029]处理器5还用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时进行判断，确定表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间是否具有延时特性；
[0030]处理器5在三相电压信号中存在预设范围的电压高频分量，且表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间具有延时特性时，判定为发生火花放电故障。
[0031]上述技术方案中，所述预设频率范围的电压高频分量为频率范围为101～102MHz的电压高频分量；
[0032]表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间延时0.5
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2μs时为具有延时特性，报警模块6用于根据处理器5输出的发生火花放电故障的信号进行报警。
[0033]上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，其特征在于：它包括电压信号采集模块(1)、高频信号采集模块(2)、电流信号采集模块(3)、延时信号采集模块(4)和处理器(5)，其中，电压信号采集模块(1)用于采集楼宇监测接线盒中的三相电压信号；电流信号采集模块(3)用于采集楼宇监测接线盒中的三相电流信号，并转换为表征三相电流的标准电压信号；高频信号采集模块(2)用于通过峰值检测方法采集所述三相电压信号中频率范围在A～BHz的电压高频分量；延时信号采集模块(4)用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号的时域特性进行对比，识别表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时；所述处理器(5)用于对三相电压信号中频率范围在A～BHz的电压高频分量进行判断，确定是否存在预设频率范围的电压高频分量；处理器(5)还用于对表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间的信号延时进行判断，确定表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间是否具有延时特性；处理器(5)在三相电压信号中存在预设范围的电压高频分量，且表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间具有延时特性时，判定为发生火花放电故障。2.根据权利要求1所述的楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，其特征在于：所述预设频率范围的电压高频分量为频率范围为101～102MHz的电压高频分量；表征三相电流的标准电压信号与三相电压信号之间延时0.5
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2μs时为具有延时特性。3.根据权利要求1所述的楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，其特征在于：所述电流信号采集模块(3)包括霍尔电流传感器和差分放大回路，霍尔电流传感器用于采集楼宇监测接线盒中的三相电流信号，并将三相电流信号转换为表征三相电流的感应电压信号。4.根据权利要求3所述的楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，其特征在于：所述差分放大回路包括放大器A1～放大器A3，固定电阻R1、固定电阻R4、固定电阻R5、固定电阻R6，可变电阻R2、可变电阻R3，所述放大器A1、放大器A2分别用于提高线路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减，所述放大器A3用于将放大器A1和放大器A2的输出信号进行差分放大，固定电阻R1、可变电阻R2、可变电阻R3和固定电阻R4用于决定电路的增益，固定电阻R5和固定电阻R6分别用于保证偏置电流的接地回路。5.根据权利要求4所述的楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，其特征在于：所述放大器A1的同相输入端与霍尔电流传感器的感应电压信号正极输出端VH+连接，放大器A1的反相输入端与固定电阻R1的一端连接，固定电阻R1的另一端连接放大器A2的反相输入端，放大器A2的同相输入端与霍尔电流传感器的感应电压信号负极输出端VH
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连接；放大器A1的输出端连接可变电阻R2的一端，可变电阻R2的另一端连接固定电阻R1的一端，放大器A2的输出端连接可变电阻R3的一端，可变电阻R3的另一端连接固定电阻R1的另一端；放大器A3的反相输入端连接放大器A1的输出端，放大器A3的同相输入端连接放大器A2的输出端，放大器A3的输出端为表征三相电流的标准电压信号正极输出端，霍尔电流传感器的副边补偿电流信号输出端为表征三相电流的标准电压信号负极输出端；固定电阻R4的一端连接放大器A1的输出端，固定电阻R4的另一端连接放大器A3的输出端，固定电阻R6的一端连接表征三相电流的标准电压信号正极输出端，固定电阻R6的另一
端连接表征三相电流的标准电压信号负极输出端，固定电阻R5的一端连接放大器A2的输出端，固定电阻R5的另一端接地GND。6.根据权利要求1所述的楼宇接线盒火花放电故障在线监测系统，其特征在于：所述高频信号采集模块2包括差动比较器A11、双运算放大器A21、双运算放大器A31、固定电阻R7～固定电阻R9，电容C1和电容C2，差动比较器A1用于对三相电压信号和预设的门限电压进行比较，得到对应的线性电压信号，线性电压信号通过固定电阻R7传输给双运算放大器A21进行直流增益处理，双运算放大器A21输出的直流增益信号由固定电阻R8和电容C1形成正弦震荡的峰值电压信号，正弦震荡的峰值电压信号通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，齐小军，李晓堂，陈涛，余利娜，
申请(专利权)人：武汉水院电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：