一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法、系统及介质

本发明涉及继电保护，尤其涉及一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法、系统及介质。

背景技术：

1、故障电弧发生时，发生位置处的中心温度会高达3000℃左右，并伴随有高温金属喷溅物，容易引发电气火灾。为了能够及时检测装置内部的故障电弧发生，相关技术方案中采用的电弧故障检测系统，通常由电压测量和光测量两种测试部分构成，其中，光测量能够探测出事故电弧产生的弧光，并且能够精确定位电弧产生的部位；而电压测量则能够测量出电流瞬时值是否超过了设定阈值，当弧光强度和电流瞬时值均超过设定阈值时，就能够判断开关柜内部存在事故电极。

2、然而，发明人在构思及实现本申请时发现：上述的电弧故障检测的启动方式都是弧光强度和电气信号瞬时值达到所设定的阈值，传统的电弧故障检测系统应用在开关柜中时，由于开关柜内有遮挡等情况，弧光强度较微弱，造成无法达到阈值，同时，如果发生弧光高阻接地现象，开关柜内部的电气量的瞬时值也会降低至难以达到所设定的阈值，从而导致设备无法准确检测到电弧故障现象产生。

3、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。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法，旨在解决如何准确检测到开关柜内部出现电弧故障现象的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法，所述方法包括：

3、获取所述光电传感器采集的光信号，以及所述电流互感器采集的三相电流信号；

4、确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数；

5、当所述相关系数大于或等于预设相关系数阈值时，判断柜体内出现弧光接地故障。当所述相关系数小于预设相关系数阈值时，则判断非柜体内出现弧光接地故障。

6、可选地，所述确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数的步骤之前，还包括：

7、将所述光信号转换成电流信号，以及对所述三相电流信号作绝对值处理；

8、所述确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数的步骤包括：

9、确定所述电流信号的第一方差，作绝对值处理的三相电流信号的第二方差，以及所述电流信号和所述三相电流信号的协方差；

10、根据所述第一方差、所述第二方差和所述协方差，确定所述相关系数。

11、可选地，所述根据所述第一方差、所述第二方差和所述协方差，确定所述相关系数的步骤包括：

12、确定所述第一方差和所述第二方差的乘积，以及所述乘积的平方根；

13、将所述协方差和所述乘积的平方根之间的比值，并确定为所述相关系数。

14、可选地，所述获取所述光电传感器采集的光信号，以及所述电流互感器采集的三相电流信号的步骤之后，还包括：

15、将所述光信号转换成电流信号，确定所述电流信号对应的电流值；

16、确定所述电流值是否大于或等于预设电流阈值；

17、若是，触发报警信号。

18、可选地，所述确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数的步骤包括：

19、基于预设间隔周期，执行所述确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数的步骤。

20、本发明区别于传统的电气量阈值启动，针对配电网频发的高阻故障存在电气量信号无法达到阈值、保护装置无法启动等问题进行了改进，采用光电倍增管采集到光信号进行光电转换，将光信号与柜内ct采集到的电流信号进行相关系数计算，当所述相关系数大于或等于预设相关系数阈值时，判断柜体内出现弧光接地故障；当所述相关系数小于预设相关系数阈值时，则判断非柜体内出现弧光接地故障。本发明公开的方法提供了一种精确的配电网开关柜故障检测方法，利用低成本的光电传感器结合高效率的信号处理方法，解决了开关柜传统故障检测方法因电气量微弱造成的检测成功率低的问题。

21、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于光电联合的弧光接地故障检测系统，应用于如上所述的基于光电联合的弧光接地故障检测方法，所述基于光电联合的弧光接地故障检测系统包括：

22、数据采集模块，用于获取光电传感器采集的光信号，以及电流互感器采集的三相电流信号；

23、数值计算模块，用于确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数；

24、逻辑判断模块，用于当所述相关系数大于或等于预设相关系数阈值时，判断所述开关柜出现弧光接地故障。

25、可选地，所述数据采集模块包括：

26、数据采集单元：用于采集光电传感器转换的电流信号和电流互感器采集的三相电流信号；

27、模数变换单元：用于将采集到的模拟量信号变换成数字量信号的数字值。

28、可选地，所述数值计算模块包括：

29、信号计算单元：用于计算光电传感器转换的电流信号值；

30、信号处理单元：用于将采集到的三相电流信号进行取绝对值处理；

31、相关系数计算单元：用于计算所述电流信号值与取绝对值的所述三相电流信号之间的相关系数。

32、可选地，所述逻辑判断模块包括：

33、报警信号判断单元，用于判断光电传感器转换的电流信号值是否大于预设电流值，若是，则触发报警信号；

34、出口跳闸判断单元，用于判断所述相关系数是否大于设定阈值，若是，则出口跳闸。

35、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于光电联合的弧光接地故障检测程序，所述基于光电联合的弧光接地故障检测程序被处理器执行时实现如上所述的基于光电联合的弧光接地故障检测方法的步骤。

36、本发明实施例提供一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法、系统及介质，通过在开关柜内侧设置用于检测柜内是否产生电弧的光电传感器，以及用于采集开关柜中配电网相电流的电流互感器，从而实现在开关柜内侧这类光线较暗的场景下的快速、准确的弧光接地故障检测。

技术特征：

1.一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法，其特征在于，应用于开关柜，所述开关柜中设置有光电传感器和电流互感器，所述基于光电联合的弧光接地故障检测方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一方差、所述第二方差和所述协方差，确定所述相关系数的步骤包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述光电传感器采集的光信号，以及所述电流互感器采集的三相电流信号的步骤之后，还包括：

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数的步骤包括：

5.一种基于光电联合的弧光接地故障检测系统，其特征在于，应用于如权利要求1至4任一项所述的基于光电联合的弧光接地故障检测方法，所述基于光电联合的弧光接地故障检测系统包括：

6.如权利要求5所述的基于光电联合的弧光接地故障检测系统,其特征在于，所述数据采集模块包括：

7.如权利要求5所述的基于光电联合的弧光接地故障检测系统，其特征在于，所述数值计算模块包括：

8.如权利要求5所述的基于光电联合的弧光接地故障检测系统，其特征在于，所述逻辑判断模块包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于光电联合的弧光接地故障检测程序，所述基于光电联合的弧光接地故障检测程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的基于光电联合的弧光接地故障检测方法的步骤。

技术总结
本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种基于光电联合的弧光接地故障检测方法、系统及介质。所述方法包括：获取所述光电传感器采集的光信号，以及所述电流互感器采集的三相电流信号；确定所述光信号和所述三相电流信号对应的相关系数；当所述相关系数大于或等于预设相关系数阈值时，判断柜体内出现弧光接地故障；当所述相关系数小于预设相关系数阈值时，则判断非柜体内出现弧光接地故障。通过在开关柜内侧设置用于检测柜内是否产生电弧的光电传感器，以及用于采集开关柜中配电网相电流的电流互感器，从而实现在开关柜内侧这类光线较暗的场景下的快速、准确的弧光接地故障检测。旨在解决如何准确检测到开关柜内部出现电弧故障现象的问题。

技术研发人员：束洪春,孙思雨,董俊,杨志恒,田开庆
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15