一种故障电弧检测方法与流程

本发明涉及故障电弧检测技术领域，特别涉及一种故障电弧检测方法。

背景技术：

低压配电网线路中，以短路形式表现出的电弧故障时有发生，通常是线路、设备的绝缘老化和破损，或不良的电气连接造成的，当故障电弧产生时，电弧释放的高温会迅速产生能量积累，引起火灾。故障电弧是引发我国建筑电气火灾的主要原因，因而对故障电弧进行检测，及时消除故障电弧避免火灾十分重要。

目前常用故障电弧检测方法主要有三大类：基于仿真模型的故障电弧检测技术、基于物理特性的故障电弧检测技术、基于时频特性的故障电弧检测技术。其中的频域特性分析是通过分析故障电弧信号的各次谐波含量和相角、总谐波失真率、间谐波含量进行检测和识别。针对故障电弧造成电流信号的周期性畸变，利用快速傅里叶变换等方法对信号进行谐波分析，根据谐波因数及其变化率作为判定依据。

公开号为cn104764963.a的中国专利公开了一种交流电弧故障检测方法，其方法中包括了一种采用了计算谐波含有率来判断故障电弧的方法，这种方法的缺陷在于：若正常电路中加入了非线性负载，其谐波含有率也会增加超限，但此时谐波含有率是稳定地整体提高，不会发生剧烈波动，若利用谐波含有率超限来判断，有可能会误判。

而如果利用谐波含有率的变化率可以排除非线性负载的干扰，用这种方法，重点比较其变化率，若是电路中接入非线性负载，引发谐波含有率增加超限，但其变化率不会超限。只有发生故障电弧时，谐波含有率会剧烈变化，相邻两周期间谐波含有率的变化率会超限，从而判定为故障电弧。目前，还没有这种利用谐波含有率的变化率对故障电弧进行判定的方法。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断。可以有效排除非线性负载的干扰，准确检测出故障电弧。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断；包括如下步骤：

步骤1.利用电流传感器对线路进行实时采样，并运用指令电流运算电路，通过频域快速分析法，将采样值送到故障电弧检测模块，电流的采样值为128点每周期或64点每周期；以64点为例，将电流采样值记为i0、i1、……、i63，正常周期电流记为in0、in1、……、in63(采样值和正常值均为标幺值)；

步骤2.计算当前的采样周期电流与正常周期电流的差异参数将iper与阈值s1比较，若iper≤s1，则将采样电流值赋给正常周期电流值，更新正常周期电流值，该周期判断无故障电弧发生，重复步骤1进行下一周期采样计算；若iper＞s1，跳转下一步骤；电流差异参数可以排除整流器负载对故障电弧判断的影响，以继续进行下一步判断；

步骤3.计算奇次谐波含有率变化率δpn，并与相应阈值比较，根据比较结果判断是否发生故障电弧；

步骤4.若满足上述判断条件，判断发生故障电弧，则输出报警信号，同时输出动作信号，令断路器动作。

步骤3的具体步骤如下：

步骤301.计算出采样周期奇次谐波含有率变化率δpn和设定阈值δpth比较；谐波含有率定义为其中i1为基波电流，ih为第h次谐波电流的均方根值，xh1为第h次谐波电流采样值，m为采样点数，本例中取3、5、7、9次谐波，计算奇次谐波含有率为

步骤302.以7个工频采样周期为一组，以步骤2判断出的第1个正常工频采样周期电流奇次谐波含有率p为基础值，计算相邻两个工频采样周期电流奇次谐波含有率变化率δpn，δpn＝pn-p，每组采样周期得到6个奇次谐波含有率变化率δpn；

步骤303.将每组中的每个δpn与阈值δpth进行比较，若δpn＞δpth，则判断该周期为非正常周期，非正常周期数n值加1，继续下一步骤；若δpn＜δpth，则判断该周期无故障电弧发生，跳转步骤1；

步骤304.若非正常周期数n可以连续增加到6,则认为发生故障电弧，继续下一步骤，否则认为未发生故障电弧，跳转步骤1。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断。与直接采用谐波含量的方法相比，本发明的方法可以有效排除非线性负载的干扰，准确检测出故障电弧。

2、本发明的一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数和奇次谐波含有率变化率两个条件即可实现故障电弧的检测，减少计算量，简化故障电弧判断步骤。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明实施方式中的故障电弧检测装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断；包括如下步骤：

步骤1.利用电流传感器对线路进行实时采样，并运用指令电流运算电路，通过频域快速分析法，将采样值送到故障电弧检测模块，电流的采样值为128点每周期或64点每周期；以64点为例，将电流采样值记为i0、i1、……、i63，正常周期电流记为in0、in1、……、in63(采样值和正常值均为标幺值)；

步骤2.计算当前的采样周期电流与正常周期电流的差异参数将iper与阈值s1比较，若iper≤s1，则将采样电流值赋给正常周期电流值，更新正常周期电流值，该周期判断无故障电弧发生，重复步骤1进行下一周期采样计算；若iper＞s1，跳转下一步骤；电流差异参数可以排除整流器负载对故障电弧判断的影响，以继续进行下一步判断；

步骤3.计算奇次谐波含有率变化率δpn，并与相应阈值比较，根据比较结果判断是否发生故障电弧；

步骤4.若满足上述判断条件，判断发生故障电弧，则输出报警信号，同时输出动作信号，令断路器动作。

步骤3的具体步骤如下：

步骤301.计算出采样周期奇次谐波含有率变化率δpn和设定阈值δpth比较；谐波含有率定义为其中i1为基波电流，ih为第h次谐波电流的均方根值，xh1为第h次谐波电流采样值，m为采样点数，本例中取3、5、7、9次谐波，计算奇次谐波含有率为

步骤302.以7个工频采样周期为一组，以步骤2判断出的第1个正常工频采样周期电流奇次谐波含有率p为基础值，计算相邻两个工频采样周期电流奇次谐波含有率变化率δpn，δpn＝pn-p，每组采样周期得到6个奇次谐波含有率变化率δpn；

步骤303.将每组中的每个δpn与阈值δpth进行比较，若δpn＞δpth，则判断该周期为非正常周期，非正常周期数n值加1，继续下一步骤；若δpn＜δpth，则判断该周期无故障电弧发生，跳转步骤1；

步骤304.若非正常周期数n可以连续增加到6,则认为发生故障电弧，继续下一步骤，否则认为未发生故障电弧，跳转步骤1。

故障电弧检测过程简图如图2所示，利用电流传感器对负载电流进行采样，将采样值送到故障电弧检测模块判断是否发生故障电弧，若发生，则输出断路器动作信号和报警信号。

本发明的一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断。与直接采用谐波含量的方法相比，本发明的方法可以有效排除非线性负载的干扰，准确检测出故障电弧。

本发明的一种故障电弧检测方法，利用电流差异参数和奇次谐波含有率变化率两个条件即可实现故障电弧的检测，减少计算量，简化故障电弧判断步骤。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。