一种电弧故障的检测方法及装置与流程

本发明涉及电弧的技术领域，具体涉及一种电弧故障的检测方法及装置。

背景技术：

ul1699标准将电弧定义为电流穿过绝缘介质所产生的发光发电，通常伴随着电极的局部挥发。同时，ul1699标准将电弧故障定义为电路中无意的电弧放电，开关合上和打开以及负载切换时所产生的电弧不属于电弧故障。

电弧故障会伴随产生大量的热量，该热量会烧毁电路，引起火灾，甚至造成人员伤亡。据相关调查研究表明，全国每年因电弧故障会造成巨大的经济损失。通常情况下，导致电弧故障产生的原因包括：电路上导线的绝缘层老化，线路破损，以及线路连接过松等。

目前，有一种基于时域负载模型的电弧故障检测方法。该方法主要通过判断在哪些情况下的电信号不是电弧，反之就是电弧，并对电弧的数量进行累积，根据累积结果判断是否产生电弧故障。

然而，现有的基于时域负载模型的检测方法的检测精度仍难以满足用户的要求。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是如何提高基于时域负载模型的检测方法的检测精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电弧故障的检测方法，所述方法包括：采用预设的时域负载模型，对待检测电路的电信号进行采样，获得所述电信号在当前时刻采样点的电信号实际值，并根据所述电信号在当前计算周期内的采样点的电信号实际值，计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值；根据所述当前计算周期的采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障；当所述待检测电路未发生电弧故障时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数，包括：阶数、系数及采样率；采用更新后的时域负载模型，重新对待检测电路的电信号进行采样，并判断所述待检测电路在下一时刻是否发生电弧故障。

可选地，所述根据所述当前计算周期内采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障，包括：根据所述当前计算周期内采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否产生电弧；根据判断结果更新电弧计数器的值，并根据更新后的电弧计数器的值判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障。

可选地，所述根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数，包括：根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数及采样率；根据更新后的所述时域负载模型的阶数，更新所述时域负载模型的系数。

可选地，所述根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数及采样率，包括：根据所述当前时刻采样点的电信号实际值，检测所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换；检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程；根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率。

可选地，所述检测所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换，包括：当所述电信号在当前时刻采样点的电信号残差值大于预设的残差最大值时，确定所述待检测电路在当前时刻进行负载切换，否则确定所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换。

可选地，所述检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程，包括：读取第一寄存器的值，并根据所读取的第一寄存器的值，检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程，所述第一寄存器适于存储所述时域负载模型是否处于参数更新过程的标识位的值。

可选地，所述根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率，包括：当所述待检测电路在当前时刻进行负载切换且所述时域负载模型未处于参数更新过程时，按照预设的第一规则从预设的n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则从预设的n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新第一寄存器及第二寄存器的值；所述第二寄存器，适于存储当前参数更新过程中，所述时域负载模型所处的参数更新阶段的标识位的值，n≥2且n为正整数。

可选地，所述根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率，还包括：当所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换或者所述时域负载模型处于参数更新过程时，读取第二寄存器的值，并根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的阶数及采样率是否已进行更新；当确定所述时域负载模型的参数已进行更新时，读取所述中断计时器的值，确定最近一次阶数及采样率更新的更新时长是否达到预设时长；当所述最近一次阶数更新及采样率的更新时长达到预设时长时，按照所述预设的第一规则，从所述n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则，从所述n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新相应的寄存器的值。

可选地，所述预设的第一规则包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的阶数时，从所述n个阶数中所选取的阶数依次减小，第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数。

可选地，所述预设的第二规则包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的采样率时，从所述n个采样率中所选取的采样率依次增大，第n次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率为所述n个采样率中的最小采样率。

可选地，所述根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率，还包括：当根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的阶数及采样率未进行更新时，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

可选地，所述根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率，还包括：当所述最近一次阶数及采样率更新的更新时长未达到预设时长时，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

可选地，所述方法还包括：当未获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数。

可选地，所述时域负载模型为arma模型。

可选地，所述电信号为电压信号或电流信号。

本发明实施例还提供了一种电弧故障的检测装置，所述装置包括：采样单元，适于采用预设的时域负载模型，对待检测电路的电信号进行采样，获得所述电信号在当前时刻采样点的电信号实际值；计算单元，适于根据所述电信号在当前计算周期内的采样点的电信号实际值，计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值；判断单元，适于根据所述当前计算周期的采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障；第一更新单元，适于当所述待检测电路未发生电弧故障时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数，包括：阶数、系数及采样率，使得所述采样单元及计算单元采用更新后的时域负载模型，重新对待检测电路的电信号进行采样及计算，并由所述判断单元判断所述待检测电路在下一时刻是否发生电弧故障。

可选地，所述判断单元包括：第一判断子单元，适于根据所述当前计算周期内采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否产生电弧；第二判断子单元，适于根据判断结果更新电弧计数器的值，并根据更新后的电弧计数器的值判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障。

可选地，所述第一更新单元包括：第一更新子单元，适于根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数及采样率；第二更新子单元，适于根据更新后的所述时域负载模型的阶数，更新所述时域负载模型的系数。

可选地，所述第一更新子单元包括：第一检测模块，适于根据所述当前时刻采样点的电信号实际值，检测所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换；第二检测模块，适于检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程；更新模块，适于根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率。

可选地，所述第一检测模块，适于当所述电信号在当前时刻采样点的电信号残差值大于预设的残差最大值时，确定所述待检测电路在当前时刻进行负载切换，否则确定所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换。

可选地，所述第二检测模块，适于读取第一寄存器的值，并根据所读取的第一寄存器的值，检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程，所述第一寄存器适于存储所述时域负载模型是否处于参数更新过程的标识位的值。

可选地，所述更新模块包括：第一更新子模块，适于当所述待检测电路在当前时刻进行负载切换且所述时域负载模型未处于阶数更新过程时，按照预设的第一规则从预设的n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则从预设的n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新第一寄存器及第二寄存器的值；所述第二寄存器，适于存储当前参数更新过程中，所述时域负载模型所处的参数更新阶段的标识位的值，n≥2且n为正整数。

可选地，所述更新模块还包括：第一读取子模块，适于当所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换或者所述时域负载模型处于参数更新过程时，读取第二寄存器的值，并根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的阶数及采样率是否已进行更新；第二读取子模块，适于当确定所述时域负载模型的参数已进行更新时，读取所述中断计时器的值，确定最近一次阶数及采样率更新的更新时长是否达到预设时长；第一处理子模块，适于当所述最近一次阶数及采样率更新的更新时长达到预设时长时，按照所述预设的第一规则，从所述n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则，从所述n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新相应的寄存器的值。

可选地，所述预设的第一规则包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的阶数时，从所述n个阶数中所选取的阶数依次减小，第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数。

可选地，所述预设的第二规则包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的采样率时，从所述n个采样率中所选取的采样率依次增大，第n次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率为所述n个采样率中的最小采样率。

可选地，所述更新模块还包括：第二处理子模块，适于当根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的阶数及采样率未进行更新时，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

可选地，所述更新模块还包括：第三处理子模块，适于当所述最近一次阶数及采样率更新的更新时长未达到预设时长时，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

可选地，所述装置还包括：第二更新单元，适于当未获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数。

可选地，所述时域负载模型为arma模型。

可选地，所述电信号为电压信号或电流信号。

相对于现有技术，本发明实施例的优点在于：

采用上述电弧故障检测方法，在待检测电路未发生电弧故障时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数、系数及采样率，由此可以按照更新后的时域负载模型重新对待检测电路的电信号进行采样，判断所述待检测电路在下一时刻是否发生电弧故障。由于所述时域负载模型的阶数、系数及采样率随着当前时刻采样点的电信号实际值的变化而变化，相对于采用固定阶数的时域负载模型来判断电弧故障，合理设置所述时域负载模型的阶数及采样率，可以有效缩短当前计算周期内的采样点的电信号残差值的收敛时间，避免电弧故障的误判，提高电弧故障的检测精度。

进一步，由于待检测电路发生负载切换时，电信号上更容易产生相应的瞬态脉冲，因此，在待检测电路发生负载切换时，更新时域负载模型的阶数及采样率，利用更新后的时域负载模型来计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值，可以有效缩短采样点的电信号残差值的收敛时间，避免电弧故障的误判，提高电弧故障的检测精度。

进一步，在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的阶数时，从所述n个阶数中所选取的阶数依次减小，第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数，可以更加有效地缩短采样点的电信号残差值的收敛时间，进一步提高电弧故障的检测精度。

进一步，在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的采样率时，从所述n个采样率中所选取的采样率依次增大，第n次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率为所述n个采样率中的最小采样率，可以更加有效地缩短采样点的电信号残差值的收敛时间，进一步提高电弧故障的检测精度。

进一步，采用arma模型作为时域负载模型，可以更加准确地计算采样点的电信号残差值，进一步提高电弧故障的检测精度。

附图说明

图1是本发明实施例中一种电弧故障的检测方法的流程图；

图2是本发明实施例中另一种电弧故障的检测方法的流程图；

图3是本发明实施例中一种更新时域负载模型阶数及采样率的方法的流程图；

图4是本发明实施例中另一种更新时域负载模型阶数及采样率的方法的流程图；

图5是采用现有技术与本发明实施例中电弧故障的检测方法所获得的残差收敛效果示意图；

图6是本发明实施例中一种电弧故障的检测装置的结构示意图；

图7是本发明实施例中一种更新子单元的结构示意图。

具体实施方式

目前，采用基于时域负载模型的方法检测电弧故障时，所述时域负载模型的阶数及采样率是固定不变的。该时域负载模型跟随电信号变化的能力较差，导致电信号的实际值与利用该时域负载模型所获得的估计值之间的残差值很大，且收敛速度慢。因此，在基于残差值判断当前时刻是否发生故障时，经常出现误判的情况，导致检测精度降低。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种电弧故障的检测方法，应用所述方法在待检测电路未发生电弧故障时，可以根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数、系数及采样率，由此可以按照更新后的时域负载模型重新对待检测电路的电信号进行采样，判断所述待检测电路在下一时刻是否发生电弧故障。由于所述时域负载模型的阶数、系数及采样率随着当前时刻采样点的电信号实际值的变化而变化，因此通过合理设置所述时域负载模型的阶数及采样率，可以有效缩短当前计算周期内的采样点的电信号残差值的收敛时间，避免电弧故障的误判，提高电弧故障的检测精度。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1，本发明实施例提供了一种电弧故障的检测方法，所述方法可以包括如下步骤：

步骤11，采用预设的时域负载模型，对待检测电路的电信号进行采样，计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值。

在具体实施中，采用预设的时域负载模型，对待检测电路的电信号进行采样，可以获得所述电信号在当前时刻采样点的电信号实际值，进而可以根据所述电信号在当前计算周期内的采样点的电信号实际值，计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值。

在具体实施中，可以采用多种时域负载模型对待检测电路的电信号进行采样及计算相应的残差值，具体不受限制。在本发明的一实施例中，为了更加准确地计算采样点的电信号残差值，提高电弧故障的检测精度，可以采用自回归滑动平均模型(auto-regressiveandmovingaveragemodel，arma)作为时域负载模型，来对待检测电路的电信号进行采样及计算相应的残差值。本发明实施例中，为了清楚地描述所述电弧故障的检测方法，以arma模型作为时域负载模型为例进行说明。

在具体实施中，对待检测电路的电信号进行采样时，既可以对所述待检测电路的电流信号进行采样，也可以对所述待检测电路的电压信号进行采样，当然还可以对所述待检测电路的其它信号进行采样，具体不受限制。

在具体实施中，以当前时刻采样点的电信号实际值为xt为例，则可以采用公式(1)计算得到当前时刻采样点对应的电信号残差值et：

et＝|xt-xt′|(1)

其中，xt′为根据arma模型得到的当前时刻采样点的电信号估计值。具体地，可以通过公式(2)计算得到xt′：

其中，为由当前时刻的前p个时刻对应的电信号实际值与残差值组成的列向量，可以通过公式(3)计算得到；p为arma模型的阶数；φt为arma模型的系数向量，可以通过公式(4)及(5)计算得到。

其中，mt为的转置矩阵。

参照上述关于当前时刻采样点对应的电信号残差值et的计算过程，获得当前计算周期内各个采样点的电信号残差值。其中，所述当前计算周期可以为所述电信号的半个周波，也可以为所述电信号的一个周波，当然还可以为所述电信号的两个周波等，具体不受限制。可以理解的是，所述当前计算周期越短，所述电弧故障的检测精度越高，但检测过程中的计算量也就越大。

步骤12，根据所述当前计算周期的采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障。

在本发明的一实施例中，根据所述当前计算周期内采样点的电信号残差值，可以先判断所述待检测电路当前时刻是否产生电弧，再根据判断结果更新电弧计数器的值，并根据更新后的电弧计数器的值，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障。

具体地，以当前计算周期包括m个采样点，第i个采样点对应的电信号残差值为ei为例，i＝[1，m]。在本发明的一实施例中，判断所述待检测电路当前时刻是否产生电弧时，可以先通过公式(6)计算当前计算周期内各个采样点对应的性能参数值ji，再计算当前计算周期内各个采样点对应的性能参数值ji的总和j’，最后根据j’与预设的性能参数阈值jy进行比较，根据比较结果判断所述待检测电路当前时刻是否产生电弧。

其中，alpha∈(0,1)，es为预设的残差阈值。ji的初始值j0＝0。当j′≥jy时，

判定所述待检测电路在当前时刻产生电弧，否则判定所述待检测电路在当前时刻未产生电弧。

在本发明的一实施例中，根据j’与jy的比较结果，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障时，可以先采用公式(7)更新电弧计数器的值arc_count。当arc_count大于预设的电弧个数阈值cy时，判定所述待检测电路当前时刻发生电弧故障，当arc_count小于等于预设的电弧个数阈值cy时，判定所述待检测电路当前时刻未发生电弧故障。

需要说明的是，本发明实施例中虽然以arma模型作为时域负载模型为例，对所述电弧故障的检测方法进行说明，但在具体实施中，还可以采用其它时域负载模型检测电弧故障。当采用其它时域负载模型时，可以参照上述对电弧故障检测过程的描述进行实施，此处不再一一列举。

步骤13，当所述待检测电路未发生电弧故障时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数，包括：阶数、系数及采样率。

在具体实施中，当所述待检测电路未发生电弧故障时，比如，arc_count≤cy时，可以根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数。

在具体实施中，由于所述时域负载模型的系数通常是根据所述时域负载模型的阶数及采样率计算得到的，因此更新所述时域负载模型的参数时，可以先根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数及采样率，再根据更新后的所述时域负载模型的阶数及采样率，更新所述时域负载模型的系数。

在本发明的一实施例中，可以分别检测所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换以及检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程，最终根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率。由于待检测电路在进行负载切换时，电信号通常会产生相应的瞬态脉冲。此时，通过更新时域负载模型的阶数及采样率，可以提高时域负载模型跟随电信号变化的能力，从而提高电弧故障的检测精度。

在具体实施中，可以根据所述当前时刻采样点的电信号实际值，检测所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换。比如，当所述电信号在当前时刻采样点的电信号残差值et大于预设的残差最大值eh时，确定所述待检测电路在当前时刻进行负载切换，否则确定所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换。

在具体实施中，可以预先设置第一寄存器，所述第一寄存器可以存储所述时域负载模型是否处于参数更新过程的标识位pf1的值。也就是说，每次更新时域负载模型的参数时，相应修改pf1的值。通过读取第一寄存器的值，可以检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程。比如，可以令pf1＝1来标识所述时域负载模型处于参数更新过程，令pf1＝0来标识所述时域负载模型未处于参数更新过程。读取第一寄存器的值时，若pf1＝1，则可以判定时域负载模型处于参数更新过程，若pf1＝0，则可以判定时域负载模型未处于参数更新过程。

在具体实施中，根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，可以采用多种方法更新所述时域负载模型的阶数及采样率，具体不受限制。其中，所述时域负载模型的阶数及采样率可以根据各个采样点的电信号残差值的收敛情况进行选择，只要所选择的阶数及采样率可以使得电信号残差值快速收敛即可。

在具体实施中，为了进一步提高电弧故障的检测精度，减少误判，在未获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数。比如，按照所述时域负载模型的采样率，当前计算周期内应有10个采样点，若当前时刻的采样点非当前计算周期内的第10个采样点，比如为第5或6个采样点，则可以根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数。

需要说明的是，所述当前计算周期内的所有采样点为对应当前采样率的各个采样点，若已存储的当前计算周期内电信号实际值对应的采样点对应其它采样率，则可以根据采样率之间的变换关系，从已存储的电信号实际值对应的采样点中，选取出与当前采样率对应的采样点，再进行是否获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值的判断。

比如，已存储的当前计算周期内电信号实际值对应的采样点对应的采样率为32khz，当前采样率为4khz，则所述已存储的电信号实际值对应的采样点中，从当前计算周期内第一个采样点开始，每隔((32k/4k＝8)-1)＝7个点即为当前采样率对应的采样点。

参照图2，本发明实施例提供了另一种电弧故障的检测方法，所述方法可以包括如下步骤：

步骤201，采用预设的时域负载模型，对待检测电路的电信号进行采样，获得所述电信号在当前时刻采样点的电信号实际值x(t)。

步骤202，根据所述电信号在当前计算周期内的采样点的电信号实际值x(t)，计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值et。

步骤203，计算当前计算周期内各个采样点的性能参数ji。

步骤204，判断是否已获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值。

当已获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值时，执行步骤205，否则执行步骤211。

步骤205，计算当前计算周期内各个采样点的性能参数ji的总和j′。

步骤206，判断当前计算周期内各个采样点的性能参数ji的总和j′是否大于预设的性能参数阈值jy。

当j′＞jy时，执行步骤207，否则执行步骤208。

步骤207，电弧个数计数器的值arc_count加1。

步骤208，电弧个数计数器的值arc_count减1。

步骤209，判断电弧个数计数器的值arc_count是否大于预设的电弧个数阈值cy。

当arc_count＞cy时，执行步骤210，否则执行步骤211。

步骤210，判定发生电弧故障。

步骤211，更新时域负载模型的参数。

更新时域负载模型的参数后，执行步骤201，继续判断下一时刻是否发生电弧故障。

关于步骤201～步骤211，具体可以参照上述关于步骤11～13的描述，此处不再赘述。

参照图3，本发明实施例提供了一种更新所述时域负载模型的阶数及采样率的方法，所述方法可以包括如下步骤：

步骤31，判断所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换以及所述时域负载模型是否未处于参数更新过程。

关于步骤31，具体可以参照上述对步骤13的描述，此处不再赘述。

当所述待检测电路在当前时刻进行负载切换且所述时域负载模型未处于阶数更新过程时，执行步骤32，否则执行步骤33。

步骤32，选取相应的阶数及采样率，触发中断计数器开始计时，以及更新寄存器的值。

在具体实施中，可以预先设置n个阶数及n个采样率，n≥2且n为正整数。其中，所述n个阶数及n个采样率可以根据时域负载模型的拟合能力进行设置。通常情况下，所述n个阶数中的最小阶数以及n个采样率中的最小采样率，为采用所述时域负载模型能够拟合的数据所对应的阶数及采样率中的最小值。所述n个阶数中的其它阶数通常大于所述最小阶数，所述n个采样率中的其它采样率通常大于所述最小采样率。另外，n的值可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，可以理解的是，n的值越大，所述电弧故障的检测精度越高，电弧故障检测过程中的计算量也就越大。

在具体实施中，当所述待检测电路在当前时刻进行负载切换且所述时域负载模型未处于参数更新过程时，可以按照预设的第一规则从预设的n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则从预设的n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，以及更新所述第一寄存器及第二寄存器的值。其中，所述预设的第一规则及第二规则可以由本领域人员根据当前计算周期内电信号残差值的收敛时间进行确定。

需要说明的是，在具体实施中，所述时域负载模型的阶数越大，计算每个采样点的电信号残差值所需的时间越长。所述时域负载模型的采样率越大，所述计算周期内采样点的数量越多。因此，同一参数更新过程中，每次更新所述时域负载模型时，若所选取的采样率较大，可以相应选择较小的阶数，或者在所选取的阶数较大时，相应选择较小的采样率，可以有效降低整个电弧故障过程中的计算量。

在本发明的一实施例中，所述预设的第一规则可以包括：在同一阶数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的阶数时，从所述n个阶数中所选取的阶数依次减小，第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数。也就是说，第1次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的次最大阶数，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数由所述次最大阶数开始依次减小，但在第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数。

在具体实施中，以第一寄存器的值pf1＝1来标识所述时域负载模型处于参数更新过程，pf1＝0来标识所述时域负载模型未处于参数更新过程为例，所述同一阶数更新过程，即相邻两次pf1＝0之间的过程。当所述时域负载模型处于参数更新过程时，pf1的值由0变为1。当所述时域负载模型的参数更新过程结束时，pf1的值由1变为0。

以n＝3，阶数分别为p1、p2及p3，且p1＞p2＞p3为例，在同一阶数更新过程中，第1次更新所述时域负载模型的阶数时，选取p2为所述时域负载模型的阶数。第2次更新所述时域负载模型的阶数时，选取p3为所述时域负载模型的阶数。第3次更新所述时域负载模型的阶数时，选取p1作为所述时域负载模型的阶数。

由于在同一阶数更新过程中，第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数，并且，第n次更新所述时域负载模型的阶数后，该阶数更新过程结束。因此，在下一参数更新的初始阶段，所述时域负载模型的阶数为所述n个阶数中的最大阶数，故可以在每一参数更新的初始阶段，选取所述n个阶数中的最大阶数作为所述时域负载模型的初始阶数。

需要说明的是，在具体实施中，还可以采用其它规则更新所述时域负载模型的阶数，具体不受限制，只要能够缩短当前计算周期各个采样点的电信号残差值的收敛时间即可。

在本发明的另一实施例中，所述预设的第二规则可以包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的采样率时，从所述n个采样率中所选取的采样率依次增大，第n次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率为所述n个采样率中的最小采样率。

以n＝4，采样率分别为f1、f2、f3及f4，且f1＜f2＜f3＜f4为例，第1次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率可以为f2。第2次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率可以为f3。第3次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率可以为f4。第4次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率可以为f1。

由于在同一参数更新过程中，第n次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率为所述n个阶数中的最小采样率，并且，第n次更新所述时域负载模型的采样率后，该采样率更新过程结束。因此，在下一参数更新的初始阶段，所述时域负载模型的采样率为所述n个阶数中的最小采样率，故可以在每一参数更新的初始阶段，选取所述n个采样率中的最小采样率作为所述时域负载模型的初始采样率。

在具体实施中，所述第二寄存器，适于存储当前参数更新过程中，所述时域负载模型所处的参数更新阶段的标识位的值。其中，所述第二寄存器的数量可以仅为1个，也可以为多个，具体不受限制，只要能够根据所述第二寄存器的值，确定所述时域负载模型所处的参数更新阶段即可。比如，可以设置n-1个第二寄存器，每次更新时域负载模型所处的参数后，更新对应的第二寄存器的值，以便在下次更新更新时域负载模型所处的参数时，通过读取所述第二寄存器的值，即可确定所述时域负载模型所处的参数更新阶段。

在具体实施中，每次更新所述时域负载模型的参数后，可以同时触发中断计时器开始计时，以便在下次更新更新所述时域负载模型的参数时，可以更加准确地确定所述时域负载模型所处的参数更新阶段。中断计时器每次计时的时间可以相同，也可以不同，具体可以根据所述待检测电路进行负载切换时所需的时间及n值大小等因素进行设置。

步骤33，读取第二寄存器的值，并根据所述第二寄存器的值判断所述时域负载模型的阶数及采样率是否已进行更新。

在具体实施中，当所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换或者所述时域负载模型处于参数更新过程时，通过读取第二寄存器的值，可以确定所述时域负载模型的阶数及采样率是否已进行更新。比如，当设置n-1个寄存器时，第1个第二寄存器中可以存储用于当前是否已进行第1次更新的标识位的值，第2个第二寄存器中可以存储用于当前是否已进行第2次更新的标识位的值，第3个第二寄存器中可以存储用于当前是否已进行第3次更新的标识位的值，……，第n-1个第二寄存器中可以存储用于当前是否已进行第n-1次更新的标识位的值。

当所述时域负载模型的参数已进行更新时，执行步骤34，否则执行步骤35。

步骤34，读取所述中断计时器的值，判断最近一次阶数及采样率更新的更新时长t是否达到预设时长ts。

在具体实施中，当根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的参数已进行更新时，再读取所述中断计时器的值，可以更加准确地确定时域负载模型所处的参数更新阶段。

当最近一次阶数及采样率更新的更新时长t达到预设时长ts时，执行步骤32，即按照所述预设的第一规则，从所述n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则，从所述n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新相应的寄存器的值。其中，当第n次更新所述时域负载模型的阶数及采样率时，所需更新的寄存器既包括第一寄存器，又包括第二寄存器。第2～n-1次更新所述时域负载模型的阶数及采样率时，所需更新的寄存器仅包括第二寄存器。

当最近一次阶数及采样率更新的更新时长t未达到预设时长ts时，执行步骤35。

步骤35，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

即在中断计时器的计时时长未达到预设时长ts时，不对所述时域负载模型当前的阶数及采样率更新。

参照图4，本发明实施例提供了另一种所述时域负载模型阶数及采样率的更新方法。在本实施例中，所述时域负载模型为arma模型。n＝3，阶数分别为p1、p2及p3，且p1＞p2＞p3，采样率分别为f1、f2及f3，且f1＜f2＜f3。第一寄存器中存储的数据pf1＝0表示所述时域负载模型未处于参数更新过程，pf1＝1表示所述时域负载模型处于参数更新过程。2个第二寄存器，存储的数据分别为pf2及pf3。其中，pf2＝0表示所述时域负载模型未进行第一次更新，pf2＝1表示所述时域负载模型已进行第一次更新。pf3＝0表示所述时域负载模型未进行第二次更新，pf2＝1表示所述时域负载模型已进行第二次更新。初始状态下，pf1、pf2及pf3均为0。

所述方法可以包括如下步骤：

步骤401，判断当前时刻采样点的电信号残差值et是否大于预设的最大残差值eh，以及判断第一寄存器所存储的pf1的值是否为0。

当et＞eh且pf1＝0时，执行步骤402，否则执行步骤403。

步骤402，将所述时域负载模型的阶数设置为p2采样率设置为f2，触发中断计时器开始计时，更新pf1＝1，pf2＝1。

步骤403，判断pf2是否等于1。

当pf2＝1时，执行步骤404，否则执行步骤407。

步骤404，判断中断计时器的计时时长t是否达到预设时长ts。

当t＝ts时，执行步骤405，否则执行步骤406。

步骤405，将所述时域负载模型的阶数设置为p3采样率设置为f3，触发中断计时器重新计时，更新pf2＝0，pf3＝1。

步骤406，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

步骤407，判断pf3是否等于1。

当pf3＝1时，执行步骤408，否则执行步骤410。

步骤408，中断计时器的计时时长t是否达到预设时长ts。

当t＝ts时，执行步骤409，否则执行步骤406。

步骤409，将所述时域负载模型的阶数设置为p1采样率设置为f1，触发中断计时器重新计时，更新pf3＝0，pf1＝0。

步骤410，更新所述时域负载模型的系数。

需要说明的是，在具体实施中，执行步骤405、406及409后，均需执行步骤410。也就是说，无论是否更新时域负载模型的参数，利用所述时域负载模型判断下一时刻是否发生故障时，均需更新所述时域负载模型的其它系数，包括及φt。

下面以检测除湿机中的串联电流是否发生电弧故障为例，对本发明实施例中所述电弧故障的检测方法的应用进行进一步说明：

1)设置时域负载模型的初始采样率f1＝4000hz，初始阶数p1＝8，采集负载所在电路的串联电流。

2)从起始采样点开始，计算各个采样点对应的电信号残差值，并每半个周波判断一下是否有电弧产生。如果有电弧产生，电弧个数计数器值加1；否则，电弧个数计数器值减1直至为0。

3)查看电弧个数计数器值，判断是否超出阈值。如果超出阈值，则将跳闸信号trip置1，即输出电弧故障报警信号；否则，进入时域负载模型变采样率变阶流程。

4)电弧个数计数器值未超出阈值时，对时域负载模型进行变采样率变阶流程，即比较当前时刻采样点残差值与预设残差的最大值之间的大小，根据比较结果将时域负载模型的采样率更新为f2＝16000hz，阶数更新为p2＝4，或者保持采样率f1及阶数p1不变。

图5是在除湿机上分别采用现有技术中与本发明实施例中电弧故障检测方法所获得的残差收敛效果示意图，即采用固定阶数及固定采样率的arma模型和变采样率变阶的arma模型的残差收敛效果对比图。

其中，图5(a)为对串联电流i进行采样后，所获得的各个采样点n处的电流信号实际值。图5(b)为发生负载切换时，采用固定阶数及固定采样率的arma模型计算各个采样点n处的电流信号残差值e1。图5(c)为发生负载切换时，采用变采样率变阶的arma模型计算各个采样点n处的电流信号残差值e2。

将图5(b)及图5(c)对比可以看出，发生负载切换时，相对于采用固定阶数及固定采样率的arma模型的电流信号残差值e1收敛速度，采用变采样率变阶的arma模型的电流信号残差值e,2的收敛速度更快，由此可以避免将负载切换误判为电弧故障，提高电弧故障检测精度。

由上述内容可知，本发明实施例中电弧故障检测方法，在待检测电路未发生电弧故障时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数、系数及采样率，可以有效缩短当前计算周期内的采样点的电信号残差值的收敛时间，避免电弧故障的误判，提高电弧故障的检测精度。

为了使本领域技术人员更好地理解和实现本发明，以下对上述电弧故障的检测方法对应的装置进行详细描述。

参照图6，本发明实施例提供了一种电弧故障的检测装置60，所述装置60可以包括：采样单元61，计算单元62，判断单元63以及第一更新单元64。其中：

所述采样单元61，适于采用预设的时域负载模型，对待检测电路的电信号进行采样，获得所述电信号在当前时刻采样点的电信号实际值；

所述计算单元62，适于根据所述电信号在当前计算周期内的采样点的电信号实际值，计算当前计算周期内的采样点的电信号残差值；

所述判断单元63，适于根据所述当前计算周期的采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障；

所述第一更新单元64，适于当所述待检测电路未发生电弧故障时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数，包括：阶数、系数及采样率，使得所述采样单元及计算单元采用更新后的时域负载模型，重新对待检测电路的电信号进行采样及计算，并由所述判断单元判断所述待检测电路在下一时刻是否发生电弧故障。

在具体实施中，所述判断单元63可以包括：第一判断子单元631，以及第二判断子单元632。其中：

所述第一判断子单元631，适于根据所述当前计算周期内采样点的电信号残差值，判断所述待检测电路当前时刻是否产生电弧；

所述第二判断子单元632，适于根据判断结果更新电弧计数器的值，并根据更新后的电弧计数器的值判断所述待检测电路当前时刻是否发生电弧故障。

在具体实施中，所述第一更新单元64可以包括：第一更新子单元641及第二更新子单元642。其中:

所述第一更新子单元641，适于根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的阶数及采样率；

所述第二更新子单元642，适于根据更新后的所述时域负载模型的阶数，更新所述时域负载模型的系数。

在本发明的一实施例中，所述装置60还可以包括：第二更新单元65。所述第二更新单元65，适于当未获得所述电信号在当前计算周期内的所有采样点的电信号实际值时，根据所述当前时刻采样点的电信号实际值及所述时域负载模型的参数更新状态，更新所述时域负载模型的参数。

在本发明的一实施例中，参照图7，所述第一更新子单元641包括：第一检测模块71，第二检测模块72以及更新模块73。其中：

所述第一检测模块71，适于根据所述当前时刻采样点的电信号实际值，检测所述待检测电路在当前时刻是否进行负载切换；

所述第二检测模块72，适于检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程；

所述更新模块73，适于根据所述待检测电路及所述时域负载模型的参数更新状态的检测结果，更新所述时域负载模型的阶数及采样率。

在具体实施中，所述第一检测模块71，适于当所述电信号在当前时刻采样点的电信号残差值大于预设的残差最大值时，确定所述待检测电路在当前时刻进行负载切换，否则确定所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换。

在具体实施中，所述第二检测模块72，适于读取第一寄存器的值，并根据所读取的第一寄存器的值，检测所述时域负载模型是否处于参数更新过程，所述第一寄存器适于存储所述时域负载模型是否处于参数更新过程的标识位的值。

在本发明的一实施例中，所述更新模块73可以包括：第一更新子模块731。所述第一更新子模块731，适于当所述待检测电路在当前时刻进行负载切换且所述时域负载模型未处于参数更新过程时，按照预设的第一规则从预设的n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则从预设的n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新第一寄存器及第二寄存器的值。其中，所述第二寄存器，适于存储当前参数更新过程中，所述时域负载模型所处的参数更新阶段的标识位的值，n≥2且n为正整数。

在本发明的一实施例中，所述更新模块73还可以包括：第一读取子模块732，第二读取子模块733以及第一处理子模块734。其中：

所述第一读取子模块732，适于当所述待检测电路在当前时刻未进行负载切换或者所述时域负载模型处于参数更新过程时，读取第二寄存器的值，并根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的阶数及采样率是否已进行更新；

所述第二读取子模块733，适于当确定所述时域负载模型的参数已进行更新时，读取所述中断计时器的值，确定最近一次阶数及采样率更新的更新时长是否达到预设时长；

所述第一处理子模块734，适于当所述最近一次阶数及采样率更新的更新时长达到预设时长时，按照所述预设的第一规则，从所述n个阶数中选取相应的阶数作为所述时域负载模型的阶数，按照预设的第二规则，从所述n个采样率中选取相应的采样率作为所述时域负载模型的采样率，并触发中断计时器开始计时，以及更新相应的寄存器的值。

在本发明的一实施例中，所述预设的第一规则包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的阶数时，从所述n个阶数中所选取的阶数依次减小，第n次更新所述时域负载模型的阶数时，所选取的阶数为所述n个阶数中的最大阶数。

在本发明的一实施例中，所述预设的第二规则包括：在同一参数更新过程中，第1～(n-1)次更新所述时域负载模型的采样率时，从所述n个采样率中所选取的采样率依次增大，第n次更新所述时域负载模型的采样率时，所选取的采样率为所述n个采样率中的最小采样率。

在具体实施中，所述更新模块73还可以包括：第二处理子模块735。所述第二处理子模块735，适于当根据所述第二寄存器的值确定所述时域负载模型的阶数及采样率未进行更新时，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

在具体实施中，所述更新模块73还可以包括：第三处理子模块736，适于当所述最近一次阶数及采样率更新的更新时长未达到预设时长时，保持所述时域负载模型当前的阶数及采样率不变。

在具体实施中，所述时域负载模型为arma模型。

在具体实施中，所述电信号为电压信号或电流信号。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。