一种直流电弧故障处理装置、方法和电源系统与流程

本发明属于电源系统技术领域，具体涉及一种直流电弧故障处理装置、方法和电源系统，尤其涉及一种直流电弧故障检测及保护装置、方法和电源系统。

背景技术：

直流微电网是由直流电构成的微电网。在直流微电网中，由于直流电弧具有随机性和不重复性，导致直流电弧的检测难度较大。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种直流电弧故障处理装置、方法和电源系统，以解决直流微电网中直流电弧的检测难度较大的问题，达到降低直流微电网中直流电弧的检测难度的效果。

本发明提供一种直流电弧故障处理装置，包括：获取单元和控制单元；其中，所述获取单元，被配置为获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号和电流噪声信号，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号；所述控制单元，被配置为在获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号和电流噪声信号的情况下，根据所述直流电流信号和所述电流噪声信号，对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第一确定；在获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号的情况下，根据所述光敏信号，对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第二确定；所述控制单元，还被配置为在确定所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障的情况下，对所述直流负载或直流配电柜进行保护处理。

在一些实施方式中，所述获取单元获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号和电流噪声信号，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号，包括以下至少一种获取过程：第一种获取过程：所述获取单元获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号，包括：采集直流负载或直流配电柜的直流电缆的直流母线直流电流信号；对所述直流母线直流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜的直流电流信号；第二种获取过程：所述获取单元获取所述直流负载或直流配电柜的电流噪声信号，包括：采集直流负载或直流配电柜的直流电缆的直流母线交流电流信号；对所述直流母线交流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜的电流噪声信号；第三种获取过程：所述获取单元获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号，包括：采集所述直流负载或直流配电柜的内部的拉弧弧光信号；对所述拉弧弧光信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号。

在一些实施方式中，所述控制单元对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第一确定，包括：确定所述直流电流信号是否大于第一设定信号；若所述直流电流信号大于第一设定信号，则对所述电流噪声信号进行带通滤波处理后利用积分器进行积分，以得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障；若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号，则根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，所述控制单元根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障，包括：确定所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间是否大于或等于第一设定时长；若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间大于或等于第一设定时长，则对所述积分器进行重置后利用所述积分器进行重新积分，以重新得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障；若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间小于第一设定时长，则利用所述积分器继续积分，并继续得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，所述控制单元根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障，包括：确定所述积分值是否大于或等于第二设定信号；若所述积分值大于或等于所述第二设定信号，则确定所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，所述控制单元对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第二确定，包括：确定所述光敏信号是否大于或等于第三设定信号，并确定所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间是否大于或等于第二设定时长；若所述光敏信号大于或等于所述第三设定信号、且所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间大于或等于所述第二设定时长，则确定所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，所述控制单元对所述直流负载或直流配电柜进行保护处理，包括：控制所述直流负载或直流配电柜的直流电缆上的电源开关断开，并对所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障的消息进行提醒。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电源系统，包括：以上所述的直流电弧故障处理装置。

与上述电源系统相匹配，本发明再一方面提供一种电源系统的直流电弧故障处理方法，包括：获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号和电流噪声信号，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号；在获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号和电流噪声信号的情况下，根据所述直流电流信号和所述电流噪声信号，对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第一确定；在获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号的情况下，根据所述光敏信号，对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第二确定；在确定所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障的情况下，对所述直流负载或直流配电柜进行保护处理。

在一些实施方式中，获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号和电流噪声信号，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号，包括以下至少一种获取过程：第一种获取过程：获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号，包括：采集直流负载或直流配电柜的直流电缆的直流母线直流电流信号；对所述直流母线直流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜的直流电流信号；第二种获取过程：获取所述直流负载或直流配电柜的电流噪声信号，包括：采集直流负载或直流配电柜的直流电缆的直流母线交流电流信号；对所述直流母线交流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜的电流噪声信号；第三种获取过程：获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号，包括：采集所述直流负载或直流配电柜的内部的拉弧弧光信号；对所述拉弧弧光信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号。

在一些实施方式中，对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第一确定，包括：确定所述直流电流信号是否大于第一设定信号；若所述直流电流信号大于第一设定信号，则对所述电流噪声信号进行带通滤波处理后利用积分器进行积分，以得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障；若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号，则根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障，包括：确定所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间是否大于或等于第一设定时长；若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间大于或等于第一设定时长，则对所述积分器进行重置后利用所述积分器进行重新积分，以重新得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障；若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间小于第一设定时长，则利用所述积分器继续积分，并继续得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障，包括：确定所述积分值是否大于或等于第二设定信号；若所述积分值大于或等于所述第二设定信号，则确定所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第二确定，包括：确定所述光敏信号是否大于或等于第三设定信号，并确定所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间是否大于或等于第二设定时长；若所述光敏信号大于或等于所述第三设定信号、且所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间大于或等于所述第二设定时长，则确定所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障。

在一些实施方式中，对所述直流负载或直流配电柜进行保护处理，包括：控制所述直流负载或直流配电柜的直流电缆上的电源开关断开，并对所述直流负载或直流配电柜出现直流电弧故障的消息进行提醒。

由此，本发明的方案，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id，根据直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic的积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数；和/或，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm，准确识别起弧出现的短时间弧闪；解决直流微电网中直流电弧的检测难度较大的问题，达到降低直流微电网中直流电弧的检测难度的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的直流电弧故障处理装置的一实施例的结构示意图；

图2为直流电弧故障检测装置的一实施例的结构示意图；

图3为直流电弧故障检测装置的一实施例的检测及保护方法的流程示意图；

图4为本发明的直流电弧故障处理方法的一实施例的流程示意图；

图5为本发明的方法中获取直流负载或直流配电柜的直流电流信号的一实施例的流程示意图；

图6为本发明的方法中获取所述直流负载或直流配电柜的电流噪声信号的一实施例的流程示意图；

图7为本发明的方法中获取所述直流负载或直流配电柜的内部的光敏信号的一实施例的流程示意图；

图8为本发明的方法中对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第一确定的一实施例的流程示意图；

图9为本发明的方法中根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障的一实施例的流程示意图；

图10为本发明的方法中根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障的一实施例的流程示意图；

图11为本发明的方法中对所述直流负载或直流配电柜是否出现直流电弧故障进行第二确定的一实施例的流程示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-脱扣装置；2-直流电流信号处理器；3-直流电流传感器；4-交流电流传感器；5-交流电流信号处理器；6-带通滤波器；7-积分器；8-光敏信号处理器；9-光敏传感器；10-直流负载或直流配电柜；11-数字处理器dsp；12-远程通讯模块；13-本地显示模块；14-直流电缆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种直流电弧故障处理装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该直流电弧故障处理装置能够应用在电源系统尤其是分布式电源系统的直流电弧故障的检测与保护方面，电源系统尤其是分布式电源系统的直流电弧故障处理装置，能够包括：获取单元和控制单元。

具体地，所述获取单元，能够被配置为获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm。

在一些实施方式中，所述获取单元获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm的具体过程，能够包括以下几种获取过程中的至少一种获取过程：

第一种获取过程：所述获取单元获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd，能够包括：

所述获取单元，具体还被配置为采集直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电缆(如直流电缆14)的直流母线直流电流信号。例如：dc电流传感器(即直流电流传感器3)采集直流线缆14的所述直流母线直流电流信号(即直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。

所述获取单元，具体还被配置为对所述直流母线直流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd。例如：dc电流信号处理器(如直流电流信号处理器2)，对所述直流母线直流电流信号(即所述直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)进行处理，得到直流电流信号如第一合适范围的信号idd。

例如：直流电流传感器3，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。直流电流传感器3的输出端连接至dc电流信号处理器2的输入端，经过dc电流信号处理器2，将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id调整成第一电流信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id调整成直流电流信号如第一合适范围的信号idd，并通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

其中，直流电流传感器3，采集直流母线直流电流信号，具体是采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。直流电流信号处理器2，对直流电流传感器3采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)进行处理。直流负载或直流配电柜10，是直流电弧故障保护检测装置的保护对象。数字处理器dsp11，作为数字信号处理器，能够编写植入控制逻辑及程序编写。

在本发明的方案中，采取增加直流传感器的方式采集直流电缆(如直流电缆14)的电流，并使用该电流参数(即直流负载实际运行电流参数)作为电弧故障判断逻辑参数，解决了直流电压采集数据范围小的问题，达到了装置适用性强的效果。由于采用了直流传感器采集直流电缆电流，并使用该电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，使得装置适用性强，可覆盖不同电压等级下的不同直流负载。

第二种获取过程：所述获取单元获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，能够包括：

所述获取单元，具体还被配置为采集直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电缆(如直流电缆14)的直流母线交流电流信号。例如：ac电流传感器(如交流电流传感器4)采集直流线缆14的所述直流母线交流电流信号(即交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic。

所述获取单元，具体还被配置为对所述直流母线交流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。例如：ac电流信号处理器5，对所述直流母线交流电流信号(即所述交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)进行处理，得到电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。

例如：ac电流信号处理器5，对所述直流母线交流电流信号(即所述交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)进行处理，得到电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。

在本发明的方案中，在根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数的基础上，还通过采集交流电缆交流噪声积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，适用性强，覆盖直流电压范围广。

第三种获取过程：所述获取单元获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm，能够包括：

所述获取单元，具体还被配置为采集所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的拉弧弧光信号。例如：光敏传感器9感应直流负载或直流配电柜10内的拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm。

所述获取单元，具体还被配置为对所述拉弧弧光信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm。例如：光敏信号处理器8，对所述拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)进行处理，得到光敏信号如第三合适范围的信号vmm。

例如：光敏传感器9，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm，光敏传感器9的输出端连接至光敏信号处理器8的输入端，经过光敏信号处理器8，将直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm调整成第一电压信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm调整成光敏信号如第三合适范围的信号vmm，并通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

其中，光敏传感器9，感应直流负载或直流配电柜10内的电弧弧闪信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)。光敏信号处理器8，对光敏传感器9采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)进行处理。

在本发明的方案中，采用光敏传感器作为故障电弧确认条件，解决了一些直流电弧故障检测装置在小电流下起弧出现短时间弧闪不易被检测到的缺陷，装置的结构简单，且逻辑功能简单。

具体地，所述控制单元，能够被配置为根据所述直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第一确定。通过采集直流负载实际运行电流参数，根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集交流电缆交流噪声积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，能够方便地确定是否出现直流电弧故障，且适用性强，覆盖直流电压范围广。

在一些实施方式中，所述控制单元根据所述直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第一确定，能够包括：

所述控制单元，具体还被配置为确定所述直流电流信号是否大于第一设定信号。

所述控制单元，具体还被配置为若所述直流电流信号大于第一设定信号，则对所述电流噪声信号进行带通滤波处理后利用积分器进行积分，以得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

例如：ac电流信号处理器5的输出端连接至带通滤波器6的输入端，带通滤波器6对电流噪声信号如第二合适范围的信号icc进行带通滤波后输出第三电流信号iccp。带通滤波器6的输出信号(即第三电流信号iccp)通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11，带通滤波器6的输出信号(即第三电流信号iccp)还输入到积分器7，积分器7的输出信号通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。其中，带通滤波器6，对交流电流信号处理器输出的模拟量(如电流噪声信号如第二合适范围的信号icc)进行带通滤波处理。积分器7，对带通滤波器6输出的模拟量(如如第三电流信号iccp)进行积分处理。

所述控制单元，具体还被配置为若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号，则根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障。

例如：判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd是否＞第一设定信号vth1。其中，第一设定信号vth1为正常运行状态下直流负载或直流配电柜10的额定电流波动时对应的调理电压值。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd＞第一设定信号vth1时，积分器7积分。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1时，判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间是否≥第一设定时长如设定时长δt。

例如：使用idd信号进行判断，目的主要是可以根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，可达到提高故障电弧识别的准确性。同时，能够适用不同直流负载或直流负载不同运行状态下电流变化，适用性强，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数。

在一些实施方式中，所述控制单元根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障，能够包括：

所述控制单元，具体还被配置为确定所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间是否大于或等于第一设定时长。

所述控制单元，具体还被配置为若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间大于或等于第一设定时长，则对所述积分器进行重置后利用所述积分器进行重新积分，以重新得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

所述控制单元，具体还被配置为若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间小于第一设定时长，则利用所述积分器继续积分，并继续得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

例如：判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间，是否≥第一设定时长如设定时长δt。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间≥第一设定时长如设定时长δt时，dsp数字处理器11数字输出端连接积分器7的重置输入端，dsp数字处理器11通过数字输出对积分器7重置，重置后使积分器7重新积分。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间＜第一设定时长如设定时长δt时，积分器7继续积分，积分器7积分后进入判断积分器7的积分值是否≥第二设定信号vth2。

例如：idd≤vth1的时长进行判断，作用是积分器积分或积分器重置，通过这一步，可以避免因电路信号扰动或负载变换/切换等造成装置的误动作和误判断。

在一些实施方式中，所述控制单元根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障，能够包括：

所述控制单元，具体还被配置为确定所述积分值是否大于或等于第二设定信号。

所述控制单元，具体还被配置为若所述积分值大于或等于所述第二设定信号，则确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障。否则，确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)未出现直流电弧故障。

例如：判断积分器7的积分值是否≥第二设定信号vth2。其中，第二设定信号vth2的设置依据为：近似等于电弧故障电流在设定时间δt内的积累能量对应的调理电压值。当积分器7的积分值≥第二设定信号vth2时，直流电弧故障检测装置确定电弧故障产生，进入电弧故障确认的操作。当积分器7的积分值＜第二设定信号vth2时，直流电弧故障检测确定电弧故障未产生。

例如：根据积分器的积分值进行判断，可以避免因电路信号扰动或负载变换/切换等造成装置的误动作和误判断。

在本发明的方案中，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id，根据直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic的积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，能够方便且准确地检测出直流微电网中是否出现直流电弧，有利于降低直流微电网中直流电弧的检测难度。

和/或，具体地，所述控制单元，还能够被配置为根据光敏信号如第三合适范围的信号vmm，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第二确定。通过准确识别起弧出现的短时间弧闪，也能够方便地确定是否出现直流电弧故障，且能够解决特小功率负载下小信号电流噪声无法准确识别的缺陷，实现对特小功率负载下小信号电流噪声的准确识别。

在一些实施方式中，所述控制单元根据光敏信号如第三合适范围的信号vmm，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第二确定，能够包括：

所述控制单元，具体还被配置为确定所述光敏信号是否大于或等于第三设定信号，并确定所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间是否大于或等于第二设定时长。

所述控制单元，具体还被配置为若所述光敏信号大于或等于所述第三设定信号、且所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间大于或等于所述第二设定时长，则确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障。否则，确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)未出现直流电弧故障。

例如：判断光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3，且光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的第二持续时间，是否≥第二设定时长如设定时长δt。其中，第三设定信号vth3能够根据光敏传感器9的参数进行调配，第二设定时长如设定时长δt一般设置为5-100ms。当光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3，且光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的第二持续时间≥第二设定时长如设定时长δt时，直流电弧故障检测装置确定电弧故障产生，进入电弧故障确认的操作。当光敏信号如第三合适范围的信号vmm＜第三设定信号vth3时，和/或光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的持续时间＜第二设定时长如设定时长δt时，直流电弧故障检测确定电弧故障未产生，流程结束。

在本发明的方案中，通过光敏传感器，能够准确识别起弧出现的短时间弧闪，解决特小功率负载下小信号电流噪声无法准确识别的缺陷，使得对直流电弧故障的识别更加方便和准确。

具体地，所述控制单元，还能够被配置为在确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障的情况下，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)进行保护处理。

由此，通过根据直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，和/或直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm，方便且准确地检测出是否出现直流电弧故障，并在出现直流电弧故障的情况下及时且可靠地进行保护，保证了直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)自身的配电安全性，也保证了直流负载的用电安全性。

在一些实施方式中，所述控制单元在确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障的情况下，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)进行保护处理，能够包括：所述控制单元，具体还被配置为控制所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电缆上的电源开关(如脱扣装置1)断开，以断开所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流供电电源，并对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障的消息进行提醒。

例如：dsp数字处理器11数字输出端，连接直流电缆的脱扣装置1。脱扣装置1，接收到电弧故障后切断直流供电电源。电弧故障确认后进入脱扣装置1的动作流程，能够包括：dsp数字处理器11通过数字输出端对脱扣装置1发送脱扣动作指令；同时，流程进入故障告警和显示，dsp数字处理器11与本地显示模块13和远程通讯模块12通讯，本地显示模块13显示当前系统运行状态并通过远程通讯模块12发送系统运行状态信息。

例如：远程通讯模块12和本地显示模块13，分别与dsp数字处理器11连接，当电弧故障检测装置检测确定故障电弧发生时，本地显示模块13显示当前系统运行状态，并通过远程通讯模块12发送系统运行状态信息到远程用户端。其中，远程通讯模块12，能够发送系统运行状态信息到远程用户端。本地显示模块13，能够显示当前系统运行状态。

在本发明的方案中，在确定出现直流电弧故障的情况下断开直流供电电源，可以保证直流负载或直流配电柜10的安全。发起提醒，能够方便使用者及时得知而及时进行维护，以尽量不影响正常使用。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id，根据直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic的积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数；和/或，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm，准确识别起弧出现的短时间弧闪，适用性强，覆盖直流电压范围广。

根据本发明的实施例，还提供了对应于直流电弧故障处理装置的一种电源系统。该电源系统可以能够包括：以上所述的直流电弧故障处理装置。

分布式电源，如以风力发电、光伏发电和燃料电池发电等发电方式得到的电源，多以直流形式产生电能，使用直流电对产品进行供电，能够省略许多变换环节，减小换流损耗；且由于没有相位问题，电路切换容易，电压稳定性强。因此，作为连接分布式电源与主网的直流微电网逐步得到发展。但是由于直流电弧故障特征与交流电弧故障特征差别较大，交流电弧电流具备周期性和过零点，而直流电弧不存在周期性和基波的概念，且直流电弧具有随机性和不重复性，导致直流电弧检测及保护方法难以具备通用性和推广。

其中，直流微电网是由直流电构成的微电网，是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电网，直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。

在一些方案中，能够通过快速傅里叶分析和频谱幅值的计算，实现对于直流电弧故障的检测，提高了光伏系统直流电弧故障检测的精度，但是电弧检测逻辑判断复杂，系统实现困难。

因此，本发明的方案提供一种直流电弧故障检测保护方法和装置，通过采集直流电缆(如直流电缆14)的电流，作为直流负载实际运行电流参数；根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集交流电缆交流噪声积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，适用性强，覆盖直流电压范围广。

具体地，本发明的方案，可以采取增加直流传感器的方式采集直流电缆(如直流电缆14)的电流，并使用该电流参数(即直流负载实际运行电流参数)作为电弧故障判断逻辑参数，解决了直流电压采集数据范围小的问题，达到了装置适用性强的效果。

本发明的方案，由于采用了直流传感器采集直流电缆电流，并使用该电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，使得装置适用性强，可覆盖不同电压等级下的不同直流负载。

在一些实施方式中，本发明的方案，通过光敏传感器，准确识别起弧出现的短时间弧闪，解决特小功率负载下小信号电流噪声无法准确识别的缺陷。

本发明的方案，采用光敏传感器作为故障电弧确认条件，解决了一些直流电弧故障检测装置在小电流下起弧出现短时间弧闪不易被检测到的缺陷，装置的结构简单，且逻辑功能简单。

下面结合图2和图3所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。

图2为直流电弧故障检测装置的一实施例的结构示意图。如图2所示，直流电弧故障检测装置，能够包括：脱扣装置1、直流电流信号处理器2、直流电流传感器3、交流电流传感器4、交流电流信号处理器5、带通滤波器6、积分器7、光敏信号处理器8、光敏传感器9、直流负载或直流配电柜10、数字处理器dsp11、远程通讯模块12、本地显示模块13和直流电缆14。

其中，两根直流电缆14的第一端，连接至输入电源的正负极。两根直流电缆14的第二端，连接至直流负载或直流配电柜10。脱扣装置1、直流电流传感器3、交流电流传感器4，沿着自两根直流电缆14的第一端至两根直流电缆14的第二端的方向，设置在两根直流电缆14上。直流电流信号处理器2，设置在直流电流传感器3与数字处理器dsp11的第一a/d端之间。交流电流信号处理器5和带通滤波器6，依次设置在交流电流传感器4与数字处理器dsp11的第二a/d端之间；带通滤波器6的第一输出端连接至数字处理器dsp11的第二a/d端。带通滤波器6的第二输出端，还经积分器7后连接至数字处理器dsp11的第三a/d端。数字处理器dsp11的第一数字输出端连接至积分器7的重置输入端。光敏传感器9设置在直流负载或直流配电柜10中，光敏信号处理器8设置在光敏传感器9与数字处理器dsp11的第四a/d端之间。数字处理器dsp11的第二数字输出端连接至脱扣装置1。远程通讯模块12和本地显示模块13，分别连接至数字处理器dsp11。

在图2所示的例子中，直流电流传感器3，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。直流电流传感器3的输出端连接至dc电流信号处理器2的输入端，经过dc电流信号处理器2，将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id调整成第一电流信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id调整成直流电流信号如第一合适范围的信号idd，并通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

其中，直流电流传感器3，采集直流母线直流电流信号，具体是采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。直流电流信号处理器2，对直流电流传感器3采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)进行处理。直流负载或直流配电柜10，是直流电弧故障保护检测装置的保护对象。数字处理器dsp11，作为数字信号处理器，能够编写植入控制逻辑及程序编写。

例如：dc电流信号处理器2，经过dc电流信号处理器2的id调整成合适范围的信号idd，并通过a/d转换输入到dsp数字处理器，目的就是把id信号处理成符合dsp数字信号处理器输入范围的信号。

交流电流传感器4，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic，交流电流传感器4的输出端连接ac电流信号处理器5的输入端，经过ac电流信号处理器5，将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic调整成第二电流信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic调整成电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。

其中，交流电流传感器4，采集直流母线交流电流信号，具体是采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic。交流电流信号处理器5，对交流电流传感器采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)进行处理。

ac电流信号处理器5的输出端连接至带通滤波器6的输入端，带通滤波器6对电流噪声信号如第二合适范围的信号icc进行带通滤波后输出第三电流信号iccp。带通滤波器6的输出信号(即第三电流信号iccp)通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11，带通滤波器6的输出信号(即第三电流信号iccp)还输入到积分器7，积分器7的输出信号通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

例如：dsp数字处理器自带a/d转换模块，输入模拟信号可直接进入dsp，通过a/d转换处理。

其中，带通滤波器6，对交流电流信号处理器输出的模拟量(如电流噪声信号如第二合适范围的信号icc)进行带通滤波处理。积分器7，对带通滤波器6输出的模拟量(如如第三电流信号iccp)进行积分处理。

例如：直流电弧起弧时特征频率一般分布在1khz-100khz之间，通过带通滤波器可以有效的抓取电弧产生时的交流分量。iccp信号进入dsp后并未参与故障检测，但可作为数据检测或故障针对的判定条件。

dsp数字处理器11数字输出端，分别连接直流电缆的脱扣装置1、以及积分器7的重置输入端。

其中，脱扣装置1，接收到电弧故障后切断直流供电电源。

光敏传感器9，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm，光敏传感器9的输出端连接至光敏信号处理器8的输入端，经过光敏信号处理器8，将直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm调整成第一电压信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm调整成光敏信号如第三合适范围的信号vmm，并通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

例如：到dsp数字信号处理器后的控制是：vmm≥vth3，且持续时间≥δt。

其中，光敏传感器9，感应直流负载或直流配电柜10内的电弧弧闪信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)。光敏信号处理器8，对光敏传感器9采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)进行处理。

例如：经过光敏信号处理器8的vm调整成合适范围的信号vmm，并通过a/d转换输入到dsp数字处理器，目的就是把vmm信号处理成符合dsp数字信号处理器输入范围的信号。

远程通讯模块12和本地显示模块13，分别与dsp数字处理器11连接，当电弧故障检测装置检测确定故障电弧发生时，本地显示模块13显示当前系统运行状态，并通过远程通讯模块12发送系统运行状态信息到远程用户端。

其中，远程通讯模块12，能够发送系统运行状态信息到远程用户端。本地显示模块13，能够显示当前系统运行状态。

图3为直流电弧故障检测装置的一实施例的检测及保护方法的流程示意图。如图3所示，直流电弧故障检测装置的检测及保护流程，能够包括：

步骤1、直流电弧故障检测装置上电后，系统进入开始工作状态，随后系统dsp数字处理器11的寄存器初始化，初始化完成后进入数据采集流程，数据采集流程主要包含以下几种采集过程。

第一种采集过程：dc电流传感器(即直流电流传感器3)采集直流线缆14的所述直流母线直流电流信号(即直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。

第二种采集过程：ac电流传感器(如交流电流传感器4)采集直流线缆14的所述直流母线交流电流信号(即交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic。

第三种采集过程：光敏传感器9感应直流负载或直流配电柜10内的拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm。

步骤2、数据采集后进入信号处理阶段，dc电流信号处理器(如直流电流信号处理器2)、ac电流信号处理器5、光敏信号处理器8分别对相应的采集数据进行处理，使得所述直流母线直流电流信号(即所述直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)，所述直流母线交流电流信号(即所述交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)，以及所述拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)，被调整成直流电流信号如第一合适范围的信号idd、电流噪声信号如第二合适范围的信号icc、光敏信号如第三合适范围的信号vmm。

具体地，与第一种采集过程至第三种采集过程相对应，信号处理阶段主要能够包括以下几种信号处理过程。

与第一种采集过程相对应的第一种信号处理过程：dc电流信号处理器(如直流电流信号处理器2)，对所述直流母线直流电流信号(即所述直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)进行处理，得到直流电流信号如第一合适范围的信号idd。

与第二种采集过程相对应的第二种信号处理过程：ac电流信号处理器5，对所述直流母线交流电流信号(即所述交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)进行处理，得到电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。

与第三种采集过程相对应的第三种信号处理过程：光敏信号处理器8，对所述拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)进行处理，得到光敏信号如第三合适范围的信号vmm。

经步骤2的信号处理后，分别进入步骤3的第一逻辑判断和步骤4的第二逻辑判断。

步骤3、第一逻辑判断：是判断光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3，且光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的第二持续时间，是否≥第二设定时长如设定时长δt。其中，第三设定信号vth3能够根据光敏传感器9的参数进行调配，第二设定时长如设定时长δt一般设置为5-100ms。

例如：不同光敏传感器对光敏信号的敏感程度不同，需要根据光敏传感器对光亮度对应的输出值进行调配合适的vth3值。vth3设置越小，装置对电弧识别越敏感。

当第一逻辑判断符合时，即光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3，且光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的第二持续时间≥第二设定时长如设定时长δt时，直流电弧故障检测装置确定电弧故障产生，进入电弧故障确认的操作。

当第一逻辑判断不符合时，即光敏信号如第三合适范围的信号vmm＜第三设定信号vth3时，和/或光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的持续时间＜第二设定时长如设定时长δt时，直流电弧故障检测确定电弧故障未产生，流程结束。

步骤4、第二逻辑判断：是判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd是否＞第一设定信号vth1。其中，第一设定信号vth1为正常运行状态下直流负载或直流配电柜10的额定电流波动时对应的调理电压值。

当第二逻辑判断符合时，即直流电流信号如第一合适范围的信号idd＞第一设定信号vth1时，积分器7积分。

当第二逻辑判断不符合时，即直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1时，执行步骤41的第三逻辑判断。

步骤41、第三逻辑判断：是判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间，是否≥第一设定时长如设定时长δt。

当第三逻辑判断符合时，即直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间≥第一设定时长如设定时长δt时，dsp数字处理器11通过数字输出对积分器7重置，重置后使积分器7重新积分。

例如：装置通过积分器积分值大小进行判断是否出现电弧故障，可避免短时间内电路电量参数扰动或负载切换导致的装置误动作/误判断，从而提高装置的准确度，积分器重置就是把电路扰动造成的积分量重置。

当第三逻辑判断不符合时，即直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间＜第一设定时长如设定时长δt时，积分器7继续积分，积分器7积分后进入步骤42的第四逻辑判断。

第四逻辑判断：是判断积分器7的积分值是否≥第二设定信号vth2。其中，第二设定信号vth2的设置依据为：近似等于电弧故障电流在设定时间δt内的积累能量对应的调理电压值。

当第四逻辑判断符合时，即积分器7的积分值≥第二设定信号vth2时，直流电弧故障检测装置确定电弧故障产生，进入电弧故障确认的操作。

当第四逻辑判断不符合时，即积分器7的积分值＜第二设定信号vth2时，直流电弧故障检测确定电弧故障未产生，流程结束。

在上述实施方式中，电弧故障确认后进入脱扣装置1的动作流程，能够包括：dsp数字处理器11通过数字输出端对脱扣装置1发送脱扣动作指令。同时，流程进入故障告警和显示，dsp数字处理器11与本地显示模块13和远程通讯模块12通讯，本地显示模块13显示当前系统运行状态并通过远程通讯模块12发送系统运行状态信息，随后装置流程结束。

需要说明的是，上述实施方式的直流电弧故障检测装置使用dsp数字处理器11做作为主控芯片，但装置保护方法和逻辑具有其通用性，根据功能和使用环境的不同能够选用不同的数字处理芯片，如单片机、plc等均能达到同等保护和检测效果，不局限其中一种。

由于本实施例的电源系统所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采集直流电缆(如直流电缆14)的电流，作为直流负载实际运行电流参数；根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集交流电缆交流噪声积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，适用性强，覆盖直流电压范围广。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电源系统的一种电源系统的直流电弧故障处理方法，如图4所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电源系统的直流电弧故障处理方法能够应用在电源系统尤其是分布式电源系统的直流电弧故障的检测与保护方面，电源系统尤其是分布式电源系统的直流电弧故障处理方法，能够包括：步骤s110至步骤s130。

在步骤s110处，获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm。

在一些实施方式中，步骤s110中获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，和/或，获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm的具体过程，能够包括以下几种获取过程中的至少一种获取过程：

第一种获取过程：获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图5所示本发明的方法中获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s110中获取直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号的具体过程，能够包括：步骤s210和步骤s220。

步骤s210，采集直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电缆(如直流电缆14)的直流母线直流电流信号。例如：dc电流传感器(即直流电流传感器3)采集直流线缆14的所述直流母线直流电流信号(即直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。

步骤s220，对所述直流母线直流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd。例如：dc电流信号处理器(如直流电流信号处理器2)，对所述直流母线直流电流信号(即所述直流电流参数id，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)进行处理，得到直流电流信号如第一合适范围的信号idd。

例如：直流电流传感器3，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。直流电流传感器3的输出端连接至dc电流信号处理器2的输入端，经过dc电流信号处理器2，将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id调整成第一电流信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id调整成直流电流信号如第一合适范围的信号idd，并通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

其中，直流电流传感器3，采集直流母线直流电流信号，具体是采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id。直流电流信号处理器2，对直流电流传感器3采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id)进行处理。直流负载或直流配电柜10，是直流电弧故障保护检测装置的保护对象。数字处理器dsp11，作为数字信号处理器，能够编写植入控制逻辑及程序编写。

在本发明的方案中，采取增加直流传感器的方式采集直流电缆(如直流电缆14)的电流，并使用该电流参数(即直流负载实际运行电流参数)作为电弧故障判断逻辑参数，解决了直流电压采集数据范围小的问题，达到了装置适用性强的效果。由于采用了直流传感器采集直流电缆电流，并使用该电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，使得装置适用性强，可覆盖不同电压等级下的不同直流负载。

第二种获取过程：获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的电流噪声信号如第二合适范围的信号icc的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图6所示本发明的方法中获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的电流噪声信号的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s110中获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的电流噪声信号的具体过程，能够包括：步骤s310和步骤s320。

步骤s310，采集直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电缆(如直流电缆14)的直流母线交流电流信号。例如：ac电流传感器(如交流电流传感器4)采集直流线缆14的所述直流母线交流电流信号(即交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic。

步骤s320，对所述直流母线交流电流信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。例如：ac电流信号处理器5，对所述直流母线交流电流信号(即所述交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)进行处理，得到电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。

例如：ac电流信号处理器5，对所述直流母线交流电流信号(即所述交流电流参数ic，具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic)进行处理，得到电流噪声信号如第二合适范围的信号icc。

在本发明的方案中，在根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数的基础上，还通过采集交流电缆交流噪声积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，适用性强，覆盖直流电压范围广。

第三种获取过程：获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图7所示本发明的方法中获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s110中获取所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号的具体过程，能够包括：步骤s410和步骤s420。

步骤s410，采集所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的拉弧弧光信号。例如：光敏传感器9感应直流负载或直流配电柜10内的拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)，具体是实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm。

步骤s420，对所述拉弧弧光信号进行处理，得到所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm。例如：光敏信号处理器8，对所述拉弧弧光信号(具体是直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)进行处理，得到光敏信号如第三合适范围的信号vmm。

例如：光敏传感器9，实时采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm，光敏传感器9的输出端连接至光敏信号处理器8的输入端，经过光敏信号处理器8，将直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm调整成第一电压信号，如将直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm调整成光敏信号如第三合适范围的信号vmm，并通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。

其中，光敏传感器9，感应直流负载或直流配电柜10内的电弧弧闪信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)。光敏信号处理器8，对光敏传感器9采集的模拟信号(如直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm)进行处理。

在本发明的方案中，采用光敏传感器作为故障电弧确认条件，解决了一些直流电弧故障检测装置在小电流下起弧出现短时间弧闪不易被检测到的缺陷，装置的结构简单，且逻辑功能简单。

在步骤s120处，根据所述直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第一确定。通过采集直流负载实际运行电流参数，根据直流负载实际运行电流参数作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集交流电缆交流噪声积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，能够方便地确定是否出现直流电弧故障，且适用性强，覆盖直流电压范围广。

在一些实施方式中，步骤s120中根据所述直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第一确定的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图8所示本发明的方法中对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第一确定的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s120中对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第一确定的具体过程，能够包括：步骤s510至步骤s530。

步骤s510，确定所述直流电流信号是否大于第一设定信号。

步骤s520，若所述直流电流信号大于第一设定信号，则对所述电流噪声信号进行带通滤波处理后利用积分器进行积分，以得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

例如：ac电流信号处理器5的输出端连接至带通滤波器6的输入端，带通滤波器6对电流噪声信号如第二合适范围的信号icc进行带通滤波后输出第三电流信号iccp。带通滤波器6的输出信号(即第三电流信号iccp)通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11，带通滤波器6的输出信号(即第三电流信号iccp)还输入到积分器7，积分器7的输出信号通过a/d转换处理后输入到dsp数字处理器11。其中，带通滤波器6，对交流电流信号处理器输出的模拟量(如电流噪声信号如第二合适范围的信号icc)进行带通滤波处理。积分器7，对带通滤波器6输出的模拟量(如如第三电流信号iccp)进行积分处理。

步骤s530，若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号，则根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障。

例如：判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd是否＞第一设定信号vth1。其中，第一设定信号vth1为正常运行状态下直流负载或直流配电柜10的额定电流波动时对应的调理电压值。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd＞第一设定信号vth1时，积分器7积分。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1时，判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间是否≥第一设定时长如设定时长δt。

在一些实施方式中，步骤s530中根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图9所示本发明的方法中根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s530中根据所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间确定是否出现直流电弧故障的具体过程，能够包括：步骤s610至步骤s630。

步骤s610，确定所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间是否大于或等于第一设定时长。

步骤s620，若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间大于或等于第一设定时长，则对所述积分器进行重置后利用所述积分器进行重新积分，以重新得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

步骤s630，若所述直流电流信号小于或等于第一设定信号的第一持续时间小于第一设定时长，则利用所述积分器继续积分，并继续得到所述电流噪声信号的积分值，进而能够根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障。

例如：判断直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间，是否≥第一设定时长如设定时长δt。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间≥第一设定时长如设定时长δt时，dsp数字处理器11数字输出端连接积分器7的重置输入端，dsp数字处理器11通过数字输出对积分器7重置，重置后使积分器7重新积分。当直流电流信号如第一合适范围的信号idd≤第一设定信号vth1的第一持续时间＜第一设定时长如设定时长δt时，积分器7继续积分，积分器7积分后进入判断积分器7的积分值是否≥第二设定信号vth2。

在一些实施方式中，步骤s520、步骤s620、步骤s630中任一步骤中根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图10所示本发明的方法中根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s520、步骤s620、步骤s630中任一步骤中根据所述积分值确定是否出现直流电弧故障的具体过程，能够包括：步骤s710和步骤s720。

步骤s710，确定所述积分值是否大于或等于第二设定信号。

步骤s720，若所述积分值大于或等于所述第二设定信号，则确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障。否则，确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)未出现直流电弧故障。

例如：判断积分器7的积分值是否≥第二设定信号vth2。其中，第二设定信号vth2的设置依据为：近似等于电弧故障电流在设定时间δt内的积累能量对应的调理电压值。当积分器7的积分值≥第二设定信号vth2时，直流电弧故障检测装置确定电弧故障产生，进入电弧故障确认的操作。当积分器7的积分值＜第二设定信号vth2时，直流电弧故障检测确定电弧故障未产生。

在本发明的方案中，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id，根据直流负载或直流配电柜10的运行状态电流有效值参数id作为电弧故障判断逻辑参数，并通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态电流噪声参数ic的积分值进行确定是否发生电弧故障，无需因为负载变化调整故障电弧判断逻辑参数，能够方便且准确地检测出直流微电网中是否出现直流电弧，有利于降低直流微电网中直流电弧的检测难度。

和/或，在步骤s120处，还根据光敏信号如第三合适范围的信号vmm，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第二确定。通过准确识别起弧出现的短时间弧闪，也能够方便地确定是否出现直流电弧故障，且能够解决特小功率负载下小信号电流噪声无法准确识别的缺陷，实现对特小功率负载下小信号电流噪声的准确识别。

在一些实施方式中，根据光敏信号如第三合适范围的信号vmm，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第二确定的具体过程，能够包括以下示例性说明。

下面结合图11所示本发明的方法中对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第二确定的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s120中对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)是否出现直流电弧故障进行第二确定的具体过程，能够包括：步骤s810和步骤s820。

步骤s810，确定所述光敏信号是否大于或等于第三设定信号，并确定所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间是否大于或等于第二设定时长。

步骤s820，若所述光敏信号大于或等于所述第三设定信号、且所述光敏信号大于或等于第三设定信号的第一持续时间大于或等于所述第二设定时长，则确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障。否则，确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)未出现直流电弧故障。

例如：判断光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3，且光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的第二持续时间，是否≥第二设定时长如设定时长δt。其中，第三设定信号vth3能够根据光敏传感器9的参数进行调配，第二设定时长如设定时长δt一般设置为5-100ms。当光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3，且光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的第二持续时间≥第二设定时长如设定时长δt时，直流电弧故障检测装置确定电弧故障产生，进入电弧故障确认的操作。当光敏信号如第三合适范围的信号vmm＜第三设定信号vth3时，和/或光敏信号如第三合适范围的信号vmm≥第三设定信号vth3的持续时间＜第二设定时长如设定时长δt时，直流电弧故障检测确定电弧故障未产生，流程结束。

在本发明的方案中，通过光敏传感器，能够准确识别起弧出现的短时间弧闪，解决特小功率负载下小信号电流噪声无法准确识别的缺陷，使得对直流电弧故障的识别更加方便和准确。

以及，在步骤s130处，在确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障的情况下，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)进行保护处理。

由此，通过根据直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电流信号如第一合适范围的信号idd和电流噪声信号如第二合适范围的信号icc，和/或直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的内部的光敏信号如第三合适范围的信号vmm，方便且准确地检测出是否出现直流电弧故障，并在出现直流电弧故障的情况下及时且可靠地进行保护，保证了直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)自身的配电安全性，也保证了直流负载的用电安全性。

在一些实施方式中，步骤s130中在确定所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障的情况下，对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)进行保护处理的具体过程，能够包括：控制所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流电缆上的电源开关(如脱扣装置1)断开，以断开所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)的直流供电电源，并对所述直流负载或直流配电柜(即直流负载或直流配电柜10)出现直流电弧故障的消息进行提醒。

例如：dsp数字处理器11数字输出端，连接直流电缆的脱扣装置1。脱扣装置1，接收到电弧故障后切断直流供电电源。电弧故障确认后进入脱扣装置1的动作流程，能够包括：dsp数字处理器11通过数字输出端对脱扣装置1发送脱扣动作指令；同时，流程进入故障告警和显示，dsp数字处理器11与本地显示模块13和远程通讯模块12通讯，本地显示模块13显示当前系统运行状态并通过远程通讯模块12发送系统运行状态信息。

例如：远程通讯模块12和本地显示模块13，分别与dsp数字处理器11连接，当电弧故障检测装置检测确定故障电弧发生时，本地显示模块13显示当前系统运行状态，并通过远程通讯模块12发送系统运行状态信息到远程用户端。其中，远程通讯模块12，能够发送系统运行状态信息到远程用户端。本地显示模块13，能够显示当前系统运行状态。

在本发明的方案中，在确定出现直流电弧故障的情况下断开直流供电电源，可以保证直流负载或直流配电柜10的安全；发起提醒，能够方便使用者及时得知而及时进行维护，以尽量不影响正常使用。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电源系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过采集直流负载或直流配电柜10的运行状态下光敏参数vm，准确识别起弧出现的短时间弧闪，能够解决特小功率负载下小信号电流噪声无法准确识别的缺陷，覆盖不同电压等级下的不同直流负载的直流电弧故障的检测，降低直流电弧故障的检测难度。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。