一種故障電弧檢測方法與流程
2024-02-07 14:52:15
本發明涉及故障電弧檢測技術領域，特別涉及一種故障電弧檢測方法。
背景技術：
低壓配電網線路中，以短路形式表現出的電弧故障時有發生，通常是線路、設備的絕緣老化和破損，或不良的電氣連接造成的，當故障電弧產生時，電弧釋放的高溫會迅速產生能量積累，引起火災。故障電弧是引發我國建築電氣火災的主要原因，因而對故障電弧進行檢測，及時消除故障電弧避免火災十分重要。
目前常用故障電弧檢測方法主要有三大類：基於仿真模型的故障電弧檢測技術、基於物理特性的故障電弧檢測技術、基於時頻特性的故障電弧檢測技術。其中的頻域特性分析是通過分析故障電弧信號的各次諧波含量和相角、總諧波失真率、間諧波含量進行檢測和識別。針對故障電弧造成電流信號的周期性畸變，利用快速傅立葉變換等方法對信號進行諧波分析，根據諧波因數及其變化率作為判定依據。
公開號為cn104764963.a的中國專利公開了一種交流電弧故障檢測方法，其方法中包括了一種採用了計算諧波含有率來判斷故障電弧的方法，這種方法的缺陷在於：若正常電路中加入了非線性負載，其諧波含有率也會增加超限，但此時諧波含有率是穩定地整體提高，不會發生劇烈波動，若利用諧波含有率超限來判斷，有可能會誤判。
而如果利用諧波含有率的變化率可以排除非線性負載的幹擾，用這種方法，重點比較其變化率，若是電路中接入非線性負載，引發諧波含有率增加超限，但其變化率不會超限。只有發生故障電弧時，諧波含有率會劇烈變化，相鄰兩周期間諧波含有率的變化率會超限，從而判定為故障電弧。目前，還沒有這種利用諧波含有率的變化率對故障電弧進行判定的方法。
技術實現要素：
為了解決背景技術中所述問題，本發明提供一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數的判定結果作為前提，採用諧波含有率變化率對故障電弧進行判斷。可以有效排除非線性負載的幹擾，準確檢測出故障電弧。
為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案實現：
一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數的判定結果作為前提，採用諧波含有率變化率對故障電弧進行判斷；包括如下步驟：
步驟1.利用電流傳感器對線路進行實時採樣，並運用指令電流運算電路，通過頻域快速分析法，將採樣值送到故障電弧檢測模塊，電流的採樣值為128點每周期或64點每周期；以64點為例，將電流採樣值記為i0、i1、……、i63，正常周期電流記為in0、in1、……、in63(採樣值和正常值均為標么值)；
步驟2.計算當前的採樣周期電流與正常周期電流的差異參數將iper與閾值s1比較，若iper≤s1，則將採樣電流值賦給正常周期電流值，更新正常周期電流值，該周期判斷無故障電弧發生，重複步驟1進行下一周期採樣計算；若iper＞s1，跳轉下一步驟；電流差異參數可以排除整流器負載對故障電弧判斷的影響，以繼續進行下一步判斷；
步驟3.計算奇次諧波含有率變化率δpn，並與相應閾值比較，根據比較結果判斷是否發生故障電弧；
步驟4.若滿足上述判斷條件，判斷發生故障電弧，則輸出報警信號，同時輸出動作信號，令斷路器動作。
步驟3的具體步驟如下：
步驟301.計算出採樣周期奇次諧波含有率變化率δpn和設定閾值δpth比較；諧波含有率定義為其中i1為基波電流，ih為第h次諧波電流的均方根值，xh1為第h次諧波電流採樣值，m為採樣點數，本例中取3、5、7、9次諧波，計算奇次諧波含有率為
步驟302.以7個工頻採樣周期為一組，以步驟2判斷出的第1個正常工頻採樣周期電流奇次諧波含有率p為基礎值，計算相鄰兩個工頻採樣周期電流奇次諧波含有率變化率δpn，δpn＝pn-p，每組採樣周期得到6個奇次諧波含有率變化率δpn；
步驟303.將每組中的每個δpn與閾值δpth進行比較，若δpn＞δpth，則判斷該周期為非正常周期，非正常周期數n值加1，繼續下一步驟；若δpn＜δpth，則判斷該周期無故障電弧發生，跳轉步驟1；
步驟304.若非正常周期數n可以連續增加到6,則認為發生故障電弧，繼續下一步驟，否則認為未發生故障電弧，跳轉步驟1。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本發明的一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數的判定結果作為前提，採用諧波含有率變化率對故障電弧進行判斷。與直接採用諧波含量的方法相比，本發明的方法可以有效排除非線性負載的幹擾，準確檢測出故障電弧。
2、本發明的一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數和奇次諧波含有率變化率兩個條件即可實現故障電弧的檢測，減少計算量，簡化故障電弧判斷步驟。
附圖說明
圖1為本發明的方法流程圖；
圖2為本發明實施方式中的故障電弧檢測裝置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明提供的具體實施方式進行詳細說明。
如圖1所示，一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數的判定結果作為前提，採用諧波含有率變化率對故障電弧進行判斷；包括如下步驟：
步驟1.利用電流傳感器對線路進行實時採樣，並運用指令電流運算電路，通過頻域快速分析法，將採樣值送到故障電弧檢測模塊，電流的採樣值為128點每周期或64點每周期；以64點為例，將電流採樣值記為i0、i1、……、i63，正常周期電流記為in0、in1、……、in63(採樣值和正常值均為標么值)；
步驟2.計算當前的採樣周期電流與正常周期電流的差異參數將iper與閾值s1比較，若iper≤s1，則將採樣電流值賦給正常周期電流值，更新正常周期電流值，該周期判斷無故障電弧發生，重複步驟1進行下一周期採樣計算；若iper＞s1，跳轉下一步驟；電流差異參數可以排除整流器負載對故障電弧判斷的影響，以繼續進行下一步判斷；
步驟3.計算奇次諧波含有率變化率δpn，並與相應閾值比較，根據比較結果判斷是否發生故障電弧；
步驟4.若滿足上述判斷條件，判斷發生故障電弧，則輸出報警信號，同時輸出動作信號，令斷路器動作。
步驟3的具體步驟如下：
步驟301.計算出採樣周期奇次諧波含有率變化率δpn和設定閾值δpth比較；諧波含有率定義為其中i1為基波電流，ih為第h次諧波電流的均方根值，xh1為第h次諧波電流採樣值，m為採樣點數，本例中取3、5、7、9次諧波，計算奇次諧波含有率為
步驟302.以7個工頻採樣周期為一組，以步驟2判斷出的第1個正常工頻採樣周期電流奇次諧波含有率p為基礎值，計算相鄰兩個工頻採樣周期電流奇次諧波含有率變化率δpn，δpn＝pn-p，每組採樣周期得到6個奇次諧波含有率變化率δpn；
步驟303.將每組中的每個δpn與閾值δpth進行比較，若δpn＞δpth，則判斷該周期為非正常周期，非正常周期數n值加1，繼續下一步驟；若δpn＜δpth，則判斷該周期無故障電弧發生，跳轉步驟1；
步驟304.若非正常周期數n可以連續增加到6,則認為發生故障電弧，繼續下一步驟，否則認為未發生故障電弧，跳轉步驟1。
故障電弧檢測過程簡圖如圖2所示，利用電流傳感器對負載電流進行採樣，將採樣值送到故障電弧檢測模塊判斷是否發生故障電弧，若發生，則輸出斷路器動作信號和報警信號。
本發明的一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數的判定結果作為前提，採用諧波含有率變化率對故障電弧進行判斷。與直接採用諧波含量的方法相比，本發明的方法可以有效排除非線性負載的幹擾，準確檢測出故障電弧。
本發明的一種故障電弧檢測方法，利用電流差異參數和奇次諧波含有率變化率兩個條件即可實現故障電弧的檢測，減少計算量，簡化故障電弧判斷步驟。
以上實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於上述的實施例。上述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。