[发明专利]一种基于有限采样数据的串联故障电弧检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于有限采样数据的串联故障电弧检测方法及系统，包括：以设定的采样频率对负荷电流进行连续采样，得到N个采样数据，作为一帧采样数据；基于所述采样数据，计算得到若干虚拟能量指标；统计所述虚拟能量指标的最大值、最小值、均值和方差，计算周期波动系数；将所述周期波动系数与自适应阈值进行比较，判断负荷所在线路是否发生电弧故障。本发明有益效果：在虚拟能量指标的统计信息的基础上，建立了周期波动指标和动态阈值，以及故障判别方法和动态阈值更新算法。周期波动指标对串联电弧故障具有良好的指示性，故障发生时该指标跃变至正常状态的3～8倍以上，能够准确区分故障与正常工况。

技术领域

本发明涉及故障电弧检测技术领域，尤其涉及一种基于有限采样数据的串联故障电弧检测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

故障电弧一般是由于线路老化、绝缘破损或失效、连接松动、接触不良等原因造成的高温放电现象。低压供电系统的串联故障电弧具有回路电流小、故障隐蔽性强等特点，此类故障隐患可在供电系统中长期存在而不会引起电力用户的注意，进而长时间加热、引燃故障点附近的可燃物，是严重的安全隐患。

目前，在供配电系统中广泛采用基于电流的保护装置，可分为动作于相电流和动作于剩余电流两大类。当相电流或剩余电流有效值超过预设阈值时，保护装置动作切断电路。此类保护装置对过负荷、金属性短路、接地和触电等故障和事故能够起到较好的保护作用；但由于负荷的限流作用，串联故障电弧电流有效值一般远小于金属性短路和过载，过流脱扣器无法可靠动作；而串联故障电弧不产生剩余电流，无法触发剩余电流脱扣器动作。由此可见，现有保护装置无法及时检测到串联电弧的存在，使得故障电弧能够长期隐蔽燃烧，是引发重特大电气火灾的主要原因。

现有的故障电弧检测方法一般通过A/D采样获取电压、电流等电气量的波形数据，再利用小波变换、傅里叶变换、滤波等方法判断故障电弧是否发生。通过提高A/D采样精度和采样频率、更平滑的小波基函数和更多层的分解，有助于更准确地获取电弧故障的高频特征，从而提高电弧检测的准确性。但上述各指标的提升意味着在故障检测器硬件设计中选用采样精度、采样频率更高的A/D芯片，在数据处理时需选用数据存储和计算能力更强的芯片。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于有限采样数据的串联故障电弧检测方法及系统，基于虚拟能量指标和自适应阈值的方法实现电弧故障检测，只对负荷电流进行等周期采样，适用于在数据采集、存储和处理能力相对较弱的低成本嵌入式系统实现故障电弧的检测功能，具有较好的实用性。

为了实现上述目的，在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于有限采样数据的串联故障电弧检测方法，包括：

以设定的采样频率对负荷电流进行连续采样，得到N个采样数据，作为一帧采样数据；

基于所述采样数据，计算得到若干虚拟能量指标；

统计所述虚拟能量指标的最大值、最小值、均值和方差，计算周期波动系数；

将所述周期波动系数与自适应阈值进行比较，判断负荷所在线路是否发生电弧故障。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于有限采样数据的串联故障电弧检测系统，包括：

用于以设定的采样频率对负荷电流进行连续采样的装置；采样后得到n个采样数据，作为一帧采样数据；

用于基于所述采样数据，计算得到若干虚拟能量指标的装置；

用于统计所述虚拟能量指标的最大值、最小值、均值和方差，计算周期波动系数的装置；

用于将所述周期波动系数与自适应阈值进行比较，判断负荷所在线路是否发生电弧故障的装置。