一种利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法与流程

本发明属于故障检测领域，涉及一种利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法。

背景技术：

直流供电具有便于接入储能设备，节约空间和资源，增加能源使用效率，具有较高的可靠性等优点，广泛应用于大型数据中心、船舶、航空航天、电动汽车等系统中。在直流供电系统中，发生绝缘破坏、金属接头松动、元件老化，或者受到动物的啮咬等，可能导致系统中出现串联直流电弧故障。直流电弧电流没有过零点，难以检测并熄灭。直流电弧可能引燃周围可燃物质，引起火灾甚至爆炸。因此，提出可靠的检测串联直流电弧故障的方法，对保证直流供电系统安全可靠性有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法，该方法能够实现串联直流电弧故障的检测，并且可靠性较高。

为达到上述目的，本发明所述的利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法包括以下步骤：

实时检测电容电流波形，根据预设时间窗内电容电流波形计算电容电流的变化率，再根据电容电流波形计算电容电流频谱，然后计算相邻两个时间窗的电容电流变化率及电容电流频谱面积的变化量，当所述相邻两个时间窗的电容电流变化率在预设范围内且在预设频率范围内相邻两个时间窗的电容电流频谱面积的变化量在预设范围内时，则该电容所在支路发生串联直流电弧故障。

所述预设频率范围为0-2mhz。

用于整流直流源系统、蓄电池供电系统及光伏发电系统中。

根据电容电流波形计算电容电流频谱的具体操作为：对电容电流波形进行快速傅里叶变换，得电容电流频谱。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法在具体操作时，先计算相邻两个时间窗的电容电流变化率及电容电流频谱面积的变化量，然后根据相邻两个时间窗的电容电流变化率及电容电流频谱面积的变化量判断电容所在支路发生串联直流电弧故障，操作简单、方便，可靠性较高。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为实施例一的电路原理图；

图3为实施例一中电弧产生前后的电容电流波形图；

图4为实施例一中电弧产生前后电容电流频谱对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法包括以下步骤：

实时检测电容电流波形，根据预设时间窗内电容电流波形计算电容电流的变化率，再根据电容电流波形计算电容电流频谱，然后计算相邻两个时间窗的电容电流变化率及电容电流频谱面积的变化量，当所述相邻两个时间窗的电容电流变化率在预设范围内且在预设频率范围内相邻两个时间窗的电容电流频谱面积的变化量在预设范围内时，则该电容所在支路发生串联直流电弧故障。

所述预设频率范围为0-2mhz。

用于整流直流源系统、蓄电池供电系统及光伏发电系统中。

根据电容电流波形计算电容电流频谱的具体操作为：对电容电流波形进行快速傅里叶变换，得电容电流频谱。

实施例一

光伏发电系统以及并联电容布置示意图如图2所示，在该系统中各支路并联电容，根据流程图所示步骤检测并联电容电流变化，判断各支路中是否发生串联直流电弧故障，当在直流负载侧发生电弧故障时，负载电容cr上电流波形如图3所示，在0时刻产生直流电弧，电容电流发生突变；对产生电弧前后5ms时间内电容电流波形进行fft，得到频谱如图4所示，电弧产生后电容电流频谱在0-2mhz内的面积明显大于电弧产生前电容电流频谱面积，根据电容电流变化率以及频谱面积的变化，判断电容所在支路中产生串联直流电弧。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用并联电容电流检测低压串联直流电弧的方法，包括以下步骤：实时检测电容电流波形，根据预设时间窗内电容电流波形计算电容电流的变化率，再根据电容电流波形计算电容电流频谱，然后计算相邻两个时间窗的电容电流变化率及频谱面积变化量，当所述相邻两个时间窗的电容电流变化率在预设范围内且在预设频率范围内相邻两个时间窗的频谱面积变化量在预设范围内时，则该电容所在支路发生串联直流电弧故障，该方法能够实现串联电流电弧故障的检测，并且可靠性较高。

技术研发人员：汲胜昌;熊庆;祝令瑜;刘小军;陆伟锋
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2017.06.28
技术公布日：2017.09.12