一种直流电弧检测方法及装置与流程

本发明属于电路检测领域，尤其是涉及一种直流电弧检测方法及装置。

背景技术：

1、随着可再生能源的发展，光伏发电技术得到了较大范围的推广；光伏发电系统的直流电弧危险也越来受到重视；大量光伏面板通过连接件连接在一起，光伏组件运行年限的增加将导致导线老化，户外地区动物的撕咬导致电线的裸露，这些因素极易导致导线之间断连，显著的增加了直流电弧产生的风险；当直流电弧产生时，由电弧产生的高热及火光，不仅损害光伏组件和逆变器系统，甚至造成火灾，影响光伏电站的正常运行，严重的将威胁人身安全，造成事故；所以设计准确和灵敏的检测直流电弧检测装置，在电弧发生时及时消灭电弧，可以最大程度的减少光伏组件的损害，降低损失，保证光伏系统的运行安全。

2、现有技术中存在如下的缺点：缺乏对逆变器上的直接实验验证，在实际场景中，逆变器工作时将带来大量的工作噪声，包括升压，逆变开关噪声，辅助电源和驱动电源等噪声以及mppt调节噪声等；由于缺少对实际工作环境的研究，这些检测方案存在工作场景单一，无抗干扰能力，容易被这些噪声信号误触发；另外，这些检测方案的复杂度较高，比如大量文献采用了时频分布，波变换，甚至神经网络技术，这些计算和检测方法通常需要消耗大量的算力，难以在计算能力孱弱的mcu上实现。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种直流电弧检测方法及装置，以期解决上述部分问题中的至少之一。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明第一方面提供了，一种直流电弧检测方法，包括如下步骤：

4、s1、采集电流数据，将电流数据转换为数字信号，并对数字信号进行数据处理；

5、s2、实时监测处理后的数字信号，当检测到具有电弧特征的数字信号时，根据后续数字信号判断当前发电系统状态；

6、s3、设置动态检测阈值，并根据动态检测阈值判断当前具有电弧特征的数字信号是否为故障电弧信号。

7、进一步的，步骤s1的具体处理过程如下：

8、对电流数据进行采样操作，在处理电流数据的处理器的ad模块中，将模拟信号转换为数字信号；

9、使用数据处理算法对数字信号进行数据处理，将得到数据信号的特征，使用这些信号的特征进行故障电弧信号的识别。

10、进一步的，数据信号的特征包括时域特征和频域特征；

11、时域特征包括电流信号的标准差和电流信号的变化率，频域特征为fft平均值；

12、检测到当前数字信号的上述三种特征，出现显著区别于正常信号的变化时，根据后续数字信号判断当前发电系统状态；

13、进一步的，所述时域特征的电流信号的标准差的计算方法如下：

14、；

15、；

16、其中为窗中电流采样值，为滑动窗口中电流的平均值；

17、所述时域特征的电流信号的变化率的计算方法如下：

18、；

19、其中为采样点间隔时间，为当前采样点电流，为上一采样点电流；

20、所述fft平均值的计算方式如下：

21、；

22、其中，为对应频段的幅值，为频段的数量。

23、进一步的，设置电弧检测的触发条件，触发条件为时域特征的电流变化率为负值，且电流变化率的绝对值大于正常电流变化率绝对值的3倍；

24、触发电弧检测后，分别对数字信号的三种特征值进行持续检测，判断三种特征值中的任意一种是否处于动态检测阈值范围外，每种特征值在其阈值外时计数一次；

25、设置固定的检测时间100ms，当每种特征值计数都超过30次时，则判断当前电路中有故障电弧产生。

26、进一步的，分别对触发检测前的数字信号的三种特征值进行计算，得到相应的数字信号的特征值的标准差和平均值，进而计算得到相应的动态检测阈值，当特征值处于相应的阈值之外时，将当前特征值视为故障电弧特征。

27、本发明第二方面提供了，一种直流电弧检测装置；

28、传感器电路拾取光伏发电系统的电流信号，将电流信号输送至放大电路中，放大电路放大电流信号后，将电流信号输送至滤波电路；

29、滤波电路对电流信号进行带通滤波处理，将电流信号中的开关噪声信号、低频直流信号、高频信号去除；

30、将经过滤波电路处理后的电流信号，输入处理器的adc采样端，处理器对电流信号采样后，执行电弧检测方法。

31、相对于现有技术，本发明所述的一种直流电弧检测方法及装置具有以下有益效果：

32、1）本发明所述的一种直流电弧检测方法及装置，通过动态阈值适应当前的工况，检测阈值随工作条件变化而变化，提高了检测方法的抗干扰能力；

33、2）通过将频域特征与时域特征相结合，统计故障指标出现的次数，当达到固定数量时才认为故障电弧产生，提高了故障响应速度；触发检测后，同时对时域和频域的指标进行检测，当所有的检测指标都触发固定次数后则认为故障电弧发生，降低了故障检测的误检概率。

技术特征：

1.一种直流电弧检测方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种直流电弧检测方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种直流电弧检测方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种直流电弧检测方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种直流电弧检测方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种直流电弧检测方法，其特征在于：

7.一种直流电弧检测装置，其特征在于：

技术总结
本发明提供了一种直流电弧检测方法及装置，包括如下步骤：S1、采集电流数据，将电流数据转换为数字信号，并对数字信号进行数据处理；S2、实时监测处理后的数字信号，当检测到具有电弧特征的数字信号时，根据后续数字信号判断当前发电系统状态；S3、设置动态检测阈值，并根据动态检测阈值判断当前具有电弧特征的数字信号是否为故障电弧信号。本发明有益效果：通过动态阈值适应当前的工况，检测阈值随工作条件变化而变化，提高了检测方法的抗干扰能力。

技术研发人员：牛向阳,李会冬,尹伟,王同广,邱晨,张天,张帆
受保护的技术使用者：天津科林电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16