【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种故障电弧检测方法，具体涉及一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法。
技术介绍
1、故障电弧是电气火灾原因之一，其中，由于串联故障电弧发生的过程中并没有伴随低电压大电流的特征，很难被常规的保护装置识别，但若任其发展，持续燃烧的故障电弧产生2000～4000℃的高温，将会引燃周围物品引起火灾。
2、目前，故障电弧的识别常用方法大致有三种，第一种是基于故障电弧发生时的物理特征识别，如红外、弧光、噪声等，但是电弧位置难以判断，很难根据电弧位置安装传感器，同时电弧表现出的物理特征容易受到周围环境的干扰；第二种是基于故障电弧发生时电信号的特征进行识别，如电流信号的上升率和平均值、零休现象和高次谐波等，通过事先设置阈值的方法来判断是否出现故障电弧，但由于电弧的随机性，设置硬阈值往往达不到理想效果；第三种是基于深度学习的故障电弧辨识方法，但一般只在单负载中进行实验，准确率高但是计算量大，按照ul1699的要求，故障电弧的检测需要在规定周期内完成，这对硬件提出了很高的要求。综合各方面，基于电信号的故障电弧检测方法目前是多负载回路中故障电弧辨识较为有效的方法。
3、然而，传统的根据电信号判断故障电弧的方法往往依赖于硬阈值或者经验阈值，当电路环境发生变化或者涉及到负载投切时，经验阈值可能会发生变化，目前故障检测领域中缺少公开且权威的故障电弧样本数据集，经验阈值也只能根据电路负载的实际情况确定。因此传统的根据电信号判断故障电弧的方法也有一定的局限性。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，仅需在时域采点取样，对采集到的数据进行计算分析，减少了故障判断时间，降低了对硬件的要求，算法执行效率高且准确性高。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，包括以下步骤；
3、s1：搭建故障电弧检测平台；检测平台包括电源、故障电弧发生装置、负载、电流互感器、数据处理系统、电压表和示波器，电源、电流互感器、故障电弧发生装置和负载依次串联，电压表与故障电弧发生装置并联，电流互感器、电压表和示波器分别与数据处理系统连接；
4、s2：对于采集到的电流信号，通过比值--均方根法在数据处理系统中进行计算，得到表征每个电流周期与相邻电流周期差异性的特征量z，若z的值超过所设阈值zb，则判断产生了故障电弧；
5、s3：对于z值较大的电流周期，将采集到的电流和电压信号，在数据处理系统中计算其功率及功率变化率δ，根据功率变化率δ不为零电流周期的个数判断是否发生故障电弧，连续3个周期的功率变化率δ值不为零且具有随机性可以判断存在故障电弧，反之功率变化率δ值不为零数在1-2个电流周期内可判断为由负载波动引起的。
6、进一步的，所述s1中故障电弧发生装置采用cassie电弧模型。
7、进一步的，所述步骤s2中是否产生了故障电弧的判断方法为：
8、检测相邻三个电流周期内采集到的点的电流幅值，且每个电流周期均采集三个点；
9、将每个电流周期内采集到的三个点的电流幅值的数值相加分别得到每个电流周期三个点的代数和sn-1、sn、sn+1，再计算后一个电流周期与前一个电流周期的比值得到dn-1和dn；
10、将所有计算出的比值利用均方根公式得到特征量z的计算公式，
11、z的值超过所设阈值zb后，则判定发生了串联故障电弧。
12、进一步的，所述步骤s3中功率变化率δ计算方法为；
13、根据有功功率计算公式计算每个电流周期平均功率的变化，对于采集到的离散的功率数据p1，p2，p3，对应于时间t1，t2，t3，离散的功率数据(pi)对应于时间(ti)，其中p＝1，2，3，...i＝1，2，3，...，功率的变化率为：
14、进一步的，所述的负载为多个，多个负载并联，且每个负载分别通过一个开关接入到检测平台中。
15、进一步的，所述故障电弧发生装置的电极采用铜碳电极。
16、与现有技术相比，本专利技术仅需对不同周期中相同位置的几个点采样检测得到量化数据，无需对电流波形进行连续的监测也无需时域和其他域的转换，极大地减少了数据的运算量，进而实现大大减少故障判断时间的目的，而且还降低了对硬件的要求，极大的降低了成本；本专利技术结构简单、计算量小、在硬件中易于实现，在时域中计算可以及时得到故障发生的时间，能够实现故障电弧快速识别的同时兼顾准确性。
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1.一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述S1中故障电弧发生装置(2)采用Cassie电弧模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述步骤S2中是否产生了故障电弧的判断方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述步骤S3中功率变化率δ计算方法为；
5.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述的负载(3)为多个，多个负载(3)并联，且每个负载(3)分别通过一个开关接入到检测平台中。
6.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述故障电弧发生装置(2)的电极采用铜碳电极。
【技术特征摘要】
1.一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述s1中故障电弧发生装置(2)采用cassie电弧模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于比值--均方根的抗负载波动故障电弧检测方法，其特征在于，所述步骤s2中是否产生了故障电弧的判断方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于比...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓，毛春丽，汪煜琦，张培杰，严佳丽，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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