直流电弧故障检测方法、装置及电力系统与流程

本申请涉及电力电子，特别是涉及一种直流电弧故障检测方法、装置及电力系统。

背景技术：

1、电力电子技术近年来应用十分广泛，尤其在光伏发电系统中。然而，光伏面板在老化或安装不规范时，会出现直流电弧故障，由于直流电弧没有过零点存在，不会自动熄灭，电弧在燃烧的过程中不断聚集能量，极易引发设备的损坏甚至造成火灾，严重影响人民群众的生命财产安全。此外，由于电弧产生的位置和时间均不固定，难以进行较为准确的检测，容易产生误报或漏报。现有的直流电弧检测方法主要是通过检测直流线路的电气量，包括直流电源例如光伏面板输出的电流信号或电压信号，再提取时域或频域的特征量，借助提前建立好的模型对特征量进行判断，确定是否存在电弧故障。

2、由于直流电弧对光伏面板的输出特性影响较小，检测到的电气量过小影响了a/d转换的精度，从而给特征量提取带来困难，因此，为了提高检测结果的准确度，通常利用信号放大电路对检测到的电气量进行放大处理。然而，不同情况下检测到的电气量大小不同，给信号放大增益的设置带来困难。若采用固定增益进行放大，则可能会由于信号放大增益设置过小，无法起到明显的作用；而放大增益设置过大，又会出现信号溢出等问题。

3、针对现有技术中采用固定增益进行信号放大可能导致的放大作用不明显或信号溢出等问题，目前还没有提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、在本实施例中提供了一种直流电弧故障检测方法、装置及电力系统，以解决相关技术中存在的信号放大增益设置过小或过大导致的放大作用不明显或信号溢出的问题。

2、第一个方面，在本实施例中提供了一种直流电弧故障检测方法，所述方法包括：

3、基于预先设定的初始增益，对预采样信号进行信号处理以得到对应的第一处理信号，所述预采样信号基于对直流线路的电气信号进行预采样获得；

4、基于所述第一处理信号，确定优化增益；

5、基于所述优化增益，对目标采样信号进行信号处理以得到对应的第二处理信号，所述目标采样信号基于对所述直流线路的电气信号进行目标采样获得；

6、基于所述第二处理信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障。

7、在其中的一些实施例中，所述预采样的次数为多次，所述基于所述第一处理信号，确定优化增益包括：

8、重复所述第一处理信号的获取过程，得到多个所述第一处理信号；

9、在所述第一处理信号的数量达到第一数量阈值的情况下，确定多个所述第一处理信号中的最大幅值；

10、基于所述最大幅值，确定所述优化增益。

11、在其中的一些实施例中，所述基于预先设定的初始增益，对预采样信号进行信号处理以得到对应的第一处理信号包括：

12、对所述预采样信号进行滤波；

13、基于所述初始增益，对滤波后的所述预采样信号进行放大；

14、将放大后的所述预采样信号进行a/d转换，得到所述第一处理信号。

15、在其中的一些实施例中，所述基于所述优化增益，对目标采样信号进行信号处理以得到对应的第二处理信号包括：

16、对所述目标采样信号进行滤波；

17、基于所述优化增益，对滤波后的所述目标采样信号进行放大；

18、将放大后的所述目标采样信号进行a/d转换，得到所述第二处理信号。

19、在其中的一些实施例中，所述目标采样的次数为多次，所述基于所述第二处理信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障包括：

20、重复所述第二处理信号的获取过程，得到多个所述第二处理信号；

21、在所述第二处理信号的数量达到第二数量阈值的情况下，将所述多个第二处理信号作为一组待检信号；

22、基于所述待检信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障。

23、在其中的一些实施例中，所述基于所述待检信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障包括：

24、对所述待检信号进行快速傅里叶变换，提取对应的频域空间特征量；

25、将所述频域空间特征量输入电弧故障判定模型，得到对应的初步电弧故障判定结果；

26、基于所述初步电弧故障判定结果，确定所述直流线路是否存在电弧故障。

27、在其中的一些实施例中，所述基于所述初步电弧故障判定结果，确定所述直流线路是否存在电弧故障包括：

28、重复所述待检信号的获取过程，得到多组所述待检信号；

29、基于多组所述待检信号，得到多个所述初步电弧故障判定结果；

30、在所述初步电弧故障判定结果的数量达到第三数量阈值的情况下，确定结果为存在电弧故障的所述初步电弧故障判定结果的数量是否达到第四数量阈值；

31、在结果为存在电弧故障的所述初步电弧故障判定结果的数量达到第四数量阈值的情况下，确定所述直流线路存在电弧故障。

32、在其中的一些实施例中，所述电弧故障判定模型为bp神经网络模型，所述电弧故障判定模型基于样本信号对应的频域空间特征量进行训练获得，所述样本信号包括存在电弧故障的样本信号和不存在电弧故障的样本信号。

33、第二个方面，在本实施例中提供了一种直流电弧故障检测装置，所述装置包括：

34、信号采样模块，用于基于对直流线路的电气信号进行预采样获得所述预采样信号；还用于基于对所述直流线路的电气信号进行目标采样获得目标采样信号；

35、信号处理模块，用于基于预先设定的初始增益，对所述预采样信号进行信号处理以得到对应的第一处理信号；并基于所述第一处理信号，确定优化增益；还用于基于所述优化增益，对所述目标采样信号进行信号处理以得到对应的第二处理信号；

36、故障判断模块，用于基于所述第二处理信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障。

37、第三个方面，在本实施例中提供了一种电力系统，所述电力系统包括如第二个方面所述的直流电弧故障检测装置和直流线路。

38、与相关技术相比，在本实施例中提供的直流电弧故障检测方法，通过基于预先设定的初始增益，对预采样信号进行信号处理以得到对应的第一处理信号；通过基于第一处理信号，确定优化增益，根据第一处理信号的幅值，调整初始增益的大小得到优化增益，提高了增益系数与被采样的电气信号的匹配度；通过基于优化增益，对目标采样信号进行信号处理以得到对应的第二处理信号；通过基于第二处理信号，确定直流线路是否存在电弧故障，提升了电弧故障判定的准确度，解决了增益过大导致的信号溢出，以及增益过小导致的信号微弱，检测不准确的问题。

39、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种直流电弧故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预采样的次数为多次，所述基于所述第一处理信号，确定优化增益包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先设定的初始增益，对预采样信号进行信号处理以得到对应的第一处理信号包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述优化增益，对目标采样信号进行信号处理以得到对应的第二处理信号包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标采样的次数为多次，所述基于所述第二处理信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述待检信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述初步电弧故障判定结果，确定所述直流线路是否存在电弧故障包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电弧故障判定模型为bp神经网络模型，所述电弧故障判定模型基于样本信号对应的频域空间特征量进行训练获得，所述样本信号包括存在电弧故障的样本信号和不存在电弧故障的样本信号。

9.一种直流电弧故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种电力系统，其特征在于，所述电力系统包括如权利要求9所述的直流电弧故障检测装置和直流线路。

技术总结
本申请涉及一种直流电弧故障检测方法、装置及电力系统，该方法包括：基于预先设定的初始增益，对预采样信号进行信号处理以得到对应的第一处理信号，所述预采样信号基于对直流线路的电气信号进行预采样获得；基于所述第一处理信号，确定优化增益；基于所述优化增益，对目标采样信号进行信号处理以得到对应的第二处理信号，所述目标采样信号基于对所述直流线路的电气信号进行目标采样获得；基于所述第二处理信号，确定所述直流线路是否存在电弧故障，提升了电弧故障判定的准确度，解决了增益过大导致的信号溢出，以及增益过小导致的信号微弱，检测不准确的问题。

技术研发人员：王禹玺,水星锋,翁炳文,张玉洁,李冠西
受保护的技术使用者：杭州禾迈电力电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15