基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法技术

本发明专利技术提出基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，所述方法首先对电弧燃烧时天线采集到的电磁辐射信号EMR进行滤波处理，计算均方根值作为接收信号强度指示器RSSI，并且构建神经网络模型，该模型以RSSI值和辐照度预测故障点到接收点的距离；其次，构造冗余天线阵列，分析不同的天线数量和布局方式对定位精度的影响；再次，确定最佳天线布局后，选出信号最强的三根天线，将天线坐标和故障点预测距离输入对三边定位法改进的椭圆定位法，获得电弧故障位置；最后，使用基于密度的带噪声聚类方法DBSCAN对多个测量结果进行融合，排除干扰情况并确定最终故障坐标；本发明专利技术具有较高的定位精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电网电弧故障检测定位，尤其是基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法。

技术介绍

1、光伏发电实现了太阳能向电能的转化，缓解了电能供应对常规能源发电的依赖。光伏发电系统包括光伏阵列、汇流箱以及光伏逆变器等设备，阵列直流侧存在较多连线和接头，在户外环境下容易出现绝缘破损、接触不良等现象，极易引发直流电弧故障，其中以串联电弧故障较为突出。由于直流电弧不存在自然过零点，一旦产生难以自行熄灭，容易造成电气火灾事故。传统保护无法发现电弧的位置，因此，不仅需要实时监测光伏系统是否发生电弧故障，更需要对故障进行定位。

2、现有的大部分研究主要关注直流电弧的故障检测，通过提取电弧故障时的电压和电流的时域、频域或时频域特征，应用人工智能、阈值法等方法实现对特征的识别和分类。而在故障电弧形成过程中，会呈现高频传导电流和电磁辐射以及弧声、弧光等宏观物理特征，对其进行采集、统计、计算，可实现对电弧发生位置的较精确定位。相对于其他物理特征，较高频率的电弧emr信号具有较强的抗干扰能力，匹配合适的测量天线能达到足够的灵敏度。p>

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【技术保护点】

1.基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，其特征在于：所述方法首先对电弧燃烧时天线采集到的电磁辐射信号EMR进行滤波处理，计算均方根值作为接收信号强度指示器RSSI，并且构建神经网络模型，该模型以RSSI值和辐照度预测故障点到接收点的距离；其次，构造冗余天线阵列，分析不同的天线数量和布局方式对定位精度的影响；再次，确定最佳天线布局后，选出信号最强的三根天线，将天线坐标和故障点预测距离输入对三边定位法改进的椭圆定位法，获得电弧故障位置；最后，使用基于密度的带噪声聚类方法DBSCAN对多个测量结果进行融合，排除干扰情况并确定最终故障坐标。

2.根据权利要求1所述的基于...

【技术特征摘要】

1.基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，其特征在于：所述方法首先对电弧燃烧时天线采集到的电磁辐射信号emr进行滤波处理，计算均方根值作为接收信号强度指示器rssi，并且构建神经网络模型，该模型以rssi值和辐照度预测故障点到接收点的距离；其次，构造冗余天线阵列，分析不同的天线数量和布局方式对定位精度的影响；再次，确定最佳天线布局后，选出信号最强的三根天线，将天线坐标和故障点预测距离输入对三边定位法改进的椭圆定位法，获得电弧故障位置；最后，使用基于密度的带噪声聚类方法dbscan对多个测量结果进行融合，排除干扰情况并确定最终故障坐标。

2.根据权利要求1所述的基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，其特征在于：所述方法用于光伏系统的直流电弧故障定位时，包括以下步骤；步骤s01：使用单根天线，以预设的采样率采集不同距离、不同辐照度下的电弧emr信号，经滤波处理后得到rssi值；

3.根据权利要求2所述的基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，其特征在于：所述神经网络模型的构建方法为：将电弧发生器接入光伏组件之间，待电弧稳定燃烧时取样，以默认的采样频率进行采样；以默认的步长，逐渐增加天线与电弧发生器之间的距离，以一根天线大量采集不同辐照度与距离下的电弧emr信号数据，用于构建神经网络模型的训练集；

4.根据权利要求2所述的基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，其特征在于：所述步骤s01中，天线对接入光伏组件之间的电弧发生设备进行信号采集。

5.根据权利要求4所述的基于冗余天线阵列和椭圆算法的直流电弧故障定位方法，其特征在于：所述光伏系统的光伏直流电的弧长与电流均能影响电弧emr强度，但电流影响更大，在步骤s01中忽略弧长的影响，以电弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，林亮世，杨耿杰，郭谋发，洪翠，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：