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及装置，通过设置两种频率响应特性不同的传感方案互为对照组，在线路正常时，基波电流占主要成分，该对照组的输出相关性强，但在线路中发生故障电弧后，由于线路中高频成分发生较大变化，两对照组的输出相关性减弱，本发明专利技术通过这种互为差异作为故障电弧的主要特征。本发明专利技术能够解决基于前后电流周期突变进行故障电弧判定易受负载启动、模式切换而形成误判的问题。模式切换而形成误判的问题。模式切换而形成误判的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种故障电弧检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及电气安全检测领域，特别涉及一种故障电弧检测方法及装置。

技术介绍

[0002]故障电弧是引发电气火灾的一个很重要的原因，当线路中发生故障电弧后，正常电流波形会发生畸变，这种畸变量是随机且不稳定的，工程检测中常通过计算当前电流周波与历史周波的差异，作为故障电弧检测的重要特征。
[0003]目前检测故障电弧的方案，大多是对线路电流进行连续采样，间隔若干周期或固定时间选取一个电流波形数据集合作为正常时刻的参考数据集合，计算参考特征数据，然后计算当前周期的特征数据，通过一定的判定规则来标注当前周期是否是故障电弧周期并进行故障周期计数，当计数值达到设定值后判定线路发生了电弧故障。
[0004]但上述方案是基于一个电流采样装置，并将当前周波和历史周波互为对照组；这种方案容易受到设备启动、设备工作模式、功率变化的干扰，导致检测结果不准确。

技术实现思路

[0005]为了克服目前故障电弧检测不准确的技术问题，本专利技术提供一种能够准确检测故障电弧检测方法及装置。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是，
[0007]一种故障电弧检测方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，对交流线路进行电压和电流的同步采样，其中电流采样包括两个对高频响应不同的第一电流采样方案和第二电流采样方案，其中第一电流采样方案是能够精确反应线路电流的大小的采样方案；
[0009]步骤2，以电压采样结果中两个电压过零点之间的时长作为一个周期；
[0010]步骤3，获取第一周期内第一电流采样方案的电流采样序列I1，和第二电流采样方案的电流采样序列I2；
[0011]步骤4，计算I1相对于I2的有效值比值作为比例配准因子K；
[0012]步骤5，获取第二周期的电流采样序列I1
*
和I2
*
；
[0013]步骤6，将I1
*
和K的比值作为新电流序列I3；
[0014]步骤7，统计I2
*
和I3的差值序列中大于预设值Thr1的个数Q，然后对I2
*
和I3分别进行快速傅里叶变换，分别得到不同频率分量的幅值序列D
K
和D'
K
，再将D
K
和D'
K
中的谐波分量的幅值按次数作差，得出差值的平方和W；
[0015]步骤8，判断Q是否大于预设值α，并且W是否大于预设值β，如果均满足，则故障电弧周期数T加1，否则T减1；
[0016]步骤9，如果故障电弧周期计数T大于预设值T0，则判断线路上发生了故障电弧，并将故障电弧周期清零，返回步骤3循环执行；否则，则将第二周期的电流采样序列I1
*
和I2
*
作为第一周期序列I1和I2；并返回步骤4循环执行。
[0017]所述的方法，所述的步骤1中，第一电流采样方案采用的是能够精确反应线路电流的大小的电流传感器；第二电流采样方案采用的是对高频响应与第一电流采样方案存在差异的电流传感器，以作为第一电流采样方案的对照组。
[0018]所述的方法，所述的步骤2中，确定周期是以v
n
‑1·
v
n+1
＜0时，则v
n
为过零点的位置，以两个过零点之间作为一个周期，其中v
n
为第n个电压采样点。
[0019]所述的方法，所述的步骤5中，在获取第二周期的电流采样序列I1
*
和I2
*
之后，还包括以第一周期内I1和I2之间的相位差作为相位配准因子θ，并将I1
*
和I2
*
中相位超前的一个回溯θ个相位的步骤。
[0020]所述的方法，回溯θ个相位的步骤，是在I1超前于I2的情况下，I2
*
取完整的第二周期采样序列，而I1
*
则往回溯θ个相位；在I1滞后于I2的情况下，I1
*
取完整的第二周期采样序列，而I2
*
则往回溯θ个相位。
[0021]所述的方法，所述的步骤7中，所述的D
K
和D'
K
中，K＝0,1,2,...，N/2
‑
1；其中N是采样点数；
[0022]一种故障电弧检测装置，用于前述的方法，在交流线路上布置包括一个电压采样装置和二个电流采样装置，其中二个电流采样装置中，一个为采用如锰铜电阻在内的高精度电流传感器，另一个是采用磁导率小于100的磁芯制成的电流传感器。
[0023]本专利技术的技术效果在于，本专利技术提出通过设置两种频率响应特性不同的传感方案互为对照组，是同一时间上互相对照，不受设备启动、功率变化因素的影响。由于在线路正常时，基波电流占主要成分，该对照组的输出相关性强，但在线路中发生故障电弧后，由于线路中高频成分发生较大变化，两对照组的输出相关性减弱，故本专利技术通过这种互为差异作为故障电弧的主要特征，可以简化复杂的判定规则，提供检测的准确率。
[0024]本专利技术还提出了相位和幅值的配准方案，可以弥补两种传感方案原始输出序列的相位和幅值差异，提高对照组差异计算时的准确性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的流程示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例的相位配准示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例的装置示意图。
具体实施方式
[0028]参见图3，本实施例通过在交流线路上布置三路采样来进行相应的采样，其中三路采样分别为一路电压采样和两路电流采样，且三路采样为同步采样。
[0029]其中电压采样是用于确定交流信号频率，以及对两路电流采样波形进行相位配准。
[0030]第一电流采样环节的电流传感器采用高精度的电流传感器实现，如锰铜电阻等，用于准确反应线路电流的大小。
[0031]而设置第二电流采样环节是为了作为第一电流采样环节的对照组，其采用的电流传感器可考虑磁导率小于100的磁芯进行制作，如铁如铁粉芯、铁硅铝等。从而使第一电流
采样环节和第二电流采样环节的传感方案对频率的响应，尤其是高频部分的响应存在明显的差异。由于在线路发生故障电弧时，线路中的高频成分会发生显著变化，这就能使两个电流采样的波形呈现出明显差异。因此，在线路正常的情况下，第一电流采样得到的电流波形与第二电流采样得到的电流波波形相关性强；在线路上存在故障电弧时，但第一电流采样得到的电流波形与第二电流采样得到的电流波形相关性减弱。
[0032]根据电压采样序列确定电压过零点的位置，确定方式为v
n
‑1·
v
n+1
＜0，则v
n
为过零点的位置，两个过零点之间记为一个周期，并以此缓存两个周期的电流采样序列。
[0033]再在缓存池内获取第一周期的第一电流采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对交流线路进行电压和电流的同步采样，其中电流采样包括两个对高频响应不同的第一电流采样方案和第二电流采样方案，其中第一电流采样方案是能够精确反应线路电流的大小的采样方案；步骤2，以电压采样结果中两个电压过零点之间的时长作为一个周期；步骤3，获取第一周期内第一电流采样方案的电流采样序列I1，和第二电流采样方案的电流采样序列I2；步骤4，计算I1相对于I2的有效值比值作为比例配准因子K；步骤5，获取第二周期的电流采样序列I1
*
和I2
*
；步骤6，将I1
*
和K的比值作为新电流序列I3；步骤7，统计I2
*
和I3的差值序列中大于预设值Thr1的个数Q，然后对I2
*
和I3分别进行快速傅里叶变换，分别得到不同频率分量的幅值序列D
K
和D'
K
，再将D
K
和D'
K
中的谐波分量的幅值按次数作差，得出差值的平方和W；步骤8，判断Q是否大于预设值α，并且W是否大于预设值β，如果均满足，则故障电弧周期数T加1，否则T减1；步骤9，如果故障电弧周期计数T大于预设值T0，则判断线路上发生了故障电弧，并将故障电弧周期清零，返回步骤3循环执行；否则，则将第二周期的电流采样序列I1
*
和I2
*
作为第一周期序列I1和I2；并返回步骤4循环执行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，第一电流采样方案采用的是能够精确反应线路电流的大小的电流传感器；第二电流采样方案采用的是对高频响应与第一电流采...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖湘奇，肖宇，叶志，胡军华，柳青，刘小平，杨帅，肖湘晨，卿曦，吴文娴，罗宇剑，邹晟，杨茂涛，黄瑞，黄燕娇，贺星，刘谋海，熊德智，彭沛，曾娟，陈浩，陈金玲，叶紫权，王庭婷，周滨，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司供电服务中心计量中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：