[发明专利]一种非侵入式低压故障电弧检测与定位方法及系统

权利要求书

1.一种非侵入式低压故障电弧检测与定位系统，该系统包括8个功能模块，分别为标准电器负荷特征库模块、故障电弧特征指纹库模块、数据采集与预处理模块、非侵入式负荷识别模块、故障电弧检测与识别模块、故障电弧定位模块、数据信息存储模块和对外交互与信息可视化模块；

所述的标准电器负荷特征库模块，用于存储和管理不同类型电器的电器状态模型及相关的标准用电特征数据，该标准电器负荷特征库模块是非侵入式负荷识别模块工作的依据；

所述的故障电弧特征指纹库模块，用于存储和管理不同电弧故障类型的故障电弧特征指纹模板数据，该故障电弧特征指纹库模块是故障电弧检测与识别模块工作的依据；

所述的数据采集与预处理模块，根据系统设置，采集低压配电系统总电源处的负荷端电压和总电流；

所述的非侵入式负荷识别模块，用于分析采集到的负荷端电压和总电流，提取相关负荷特征样本，并根据标准电器负荷特征库，在线识别低压配电系统内各电器的工作状态；

所述的故障电弧检测与识别模块，用于从用电总量信息中提取故障电弧特征指纹样本，并根据故障电弧特征指纹库，确定有故障电弧发生、识别该故障电弧种类；

所述的故障电弧定位模块，以所述非侵入式负荷识别模块所得的电器工作状态结果和故障电弧检测与识别模块所得的电弧检测结果为基础，通过分析电弧发生与电器工作状态之间的相关性定位故障电弧，即确定电弧故障所在的低压配电支路；

所述的数据信息存储模块，用于根据需要，保存除此之外的7个功能模块产生的数据处理结果，并为该7个功能模块提供数据访问接口，籍以实现该7个功能模块之间必要的数据传输和信息共享；

所述的对外交互与信息可视化模块，用于该非侵入式低压故障电弧检测与定位系统与外界进行必要的数据信息交互，包括但不限于检测结果的展示与输出、程序控制指令的输入与输出。

2.根据权利要求1所述的非侵入式低压故障电弧检测与定位系统，其特征在于，所述的数据采集与预处理模块，根据系统设置，采集低压配电系统总电源处的负荷端电压和总电流的过程是：首先，利用电压、电流传感器将原始强电压、大电流模拟信号，转换为弱电压和/或小电流模拟信号；而后，利用模数转换器将弱电压和/或小电流模拟信号数字化；最后，对获得的电压、电流信号进行降噪、相位校准、异常值修正，以及谐波分析所需的数据预处理。

3.根据权利要求2所述的非侵入式低压故障电弧检测与定位系统，其特征在于，所述的原始强电压、大电流模拟信号是指低压配电系统入户线处正常运行的电压和/或电流模拟信号；所述的弱电压和/或小电流模拟信号是指互感二次侧电压和/或电流模拟信号信号。

4.根据权利要求1所述的非侵入式低压故障电弧检测与定位系统，其特征在于，所述的低压配电系统内各电器包括但不限于电冰箱、空调、电热水器、电饭煲、电热水壶、电磁炉、白炽灯。

5.根据权利要求1所述的非侵入式低压故障电弧检测与定位系统，其特征在于，所述的故障电弧特征指纹库中包括电阻型、电感型、电机型、电力电子型和多状态型不同类型电器的故障电弧特征数据。

6.一种非侵入式低压故障电弧检测与定位方法，其特征在于，在仅知道负荷总量数据的情况下，利用如权利要求1所述的非侵入式低压故障电弧检测与定位系统包括的相关的功能模块采取从负荷总量数据中提取故障电弧电流特征，并结合由非侵入式负荷识别技术获得的电器运行状态实现故障电弧精确定位。