基于dsPIC的电弧故障检测装置

在分析故障电弧特征的基础上,利用Matlab对故障电弧波形进行3次B样条小波分解。经分析得m,可利用第4尺度下的细节分量最大值作为判断故障电弧发生的依据。在实物设计中,以dsPIC为核心搭建了电弧电流采样硬件电路、继电器控制硬件电路,编写Mallat小波分解算法程序、故障判断程序等,设计了一个基于dsPIC的电弧故障检测系统。最后,搭建了串联电弧故障模拟试验电路,并以电水壶为典型负裁对系统的功能进行测试。通过试验,验证了系统对于电弧故障识别的有效性。     

H_2和空气下的直流开断电弧的燃弧特性分析

为解决航空电器要求体积小、重量轻、开断容量大的问题,选用H2和空气开关电器样机进行试验研究,建立直流开断试验电路,分析不同气体下直流电弧的电弧电压、电流波形、燃弧时间特性,电弧能量特性及电弧相转变过程。试验结果表明,H2比空气开关电器燃弧时间短、灭弧能力强,具有应用于航空供电系统的优势。     

家用空调电弧故障检测装置的研究

针对国内电弧性电气火灾防范的技术要求,依据美国UL1699标准建立低压电弧检测试验平台,利用电弧发生装置进行模拟电弧故障试验。采集空调工作电流波形,分析不同工况下电流波形的变化特征,建立了基于电流时域上的“平肩”宽度和“平肩”宽度变化率检测算法,研制出空调电弧故障检测装置。试验结果表明,检测装置能够有效检测到空调电弧故障,并及时脱扣保护电路。     

航空交流故障电弧特性的研究

分别选取了断路器试验、接线端松动试验进行并行和串行交流故障电弧模拟试验,获取了115 V/400 Hz供电条件下的故障电弧电流波形,与正常的电流波形进行了分析对比,总结了故障电弧电流的时域和频域特性,为飞机电气系统交流故障电弧检测和保护技术的研究奠定理论基础。     

小电阻接地系统高阻接地故障检测技术综述

小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流小于传统的零序电流保护动作阈值,并且时常伴随有电弧的发生,难以准确检测与切除高阻接地故障。文章基于零序等效网络分析了小电阻接地系统单相高阻接地故障时母线零序电压理论特性和各出线零序电流特征;针对高阻接地故障常伴随发生的电弧现象,从故障点燃弧的物理过程出发,详尽分析了常用的Cassie电弧模型、Mayr电弧模型、改进的Mayr电弧模型、Mayr-Cassie组合电弧模型和Emanuel电路模型等六种电弧模型的物理近似过程、数值推导过程、试验验证及适用条件;分别从时域的伏安特性分析法和零序电流畸变法、频域的故障电流信号法和故障电压信号法出发,分析了高阻接地故障检测方法中的信号处理过程、故障特征提取方法、检测方法的优点与不足;认为采用零序电流波形在过零点附近畸变引起的波形斜率曲线变化作为故障特征具有明确的数学与物理意义,采用零序电压信号经小波包分解后高频段与低频段能量比作为故障特征,基本不受故障条件、系统结构等因素的影响,具有较好的检测效果。     

串联故障电弧的特征分析与建模研究

以低压配电线路串联电弧为研究对象,分成阻性、感性、非线性三种负载性质,利用参照UL1699标准自制的电弧发生器进行电弧试验,获取三种负载性质的故障电弧波形,并对其电弧电压和电弧电流的故障特征进行较为全面的理论分析和试验研究。结合Simulink仿真技术验证了Cassie-Mayr电弧模型的可行性,为电弧故障开关保护装置设计进一步提供了仿真试验依据。     

基于直接数字频率合成的电弧发生方法研究*

低压交流故障电弧信号是低压交流故障电弧特性研究的基础,为此提出一种基于直接数字频率合成的故障电弧发生方法,并根据该方法设计并实现了故障电弧产生电路。该方法以Cassie电弧模型为基本模型,通过直接数字频率合成技术产生电弧信号,电弧信号经功率放大电路放大后耦合到负载电路,进而用于研究故障电弧特性。将实际电路输出数据与仿真模型数据进行对比,实验采集到的电弧电流信号与仿真电弧电流信号基本吻合,验证了该故障电弧发生方法的可行性和准确性。该电弧发生方法解决了传统电弧发生仪器操作繁琐、风险大、成本高等问题,方便了对低压交流故障电弧特性的研究,提高了实验效率及可重复性。     

精确击穿电弧模型仿真及分析

电缆故障电弧的动态特性对电缆故障测距起着至关重要的作用。故障电弧是由于过电压击穿空气而产生的。通过大量的理论分析研究和仿真对比,设置击穿电压为门限值,采取将击穿时刻提取出来,建立应用在电路故障测距的基于TACS开关精确三段式击穿电弧模型,对故障电弧的特性进行仿真计算。结果与实际电弧的动态特性相吻合,验证了该模型的正确性。     

基于HCMAC神经网络的故障电弧检测方法

低压故障电弧电流的有效值往往小于热脱扣器的动作电流,导致传统的电路保护装置失效.模拟低压电气线路中的故障电弧,利用电流采样装置对故障电弧电流进行采样.在分析故障电弧电流波形特征的基础上,利用HCMAC神经网络对电流波形的各周期均值、斜率和小波变换高频系数三个判据进行综合评判,有效克服了单一判据的局限性.仿真结果表明,基于HCMAC的故障电弧检测方法可有效识别故障电弧特征,提高辨识故障电弧的准确率.     

基于电压特征能量的低压交流串联电弧故障检测方法

串联电弧故障电流波形受负荷类型影响较大,利用电流特征构建通用故障判据难度较大。为识别故障点电弧电压,提出了一种基于电压特征能量的串联电弧故障检测方法。首先,通过分析故障点电弧电压及监测点故障电压特征规律,对故障信息的特征频带选择进行了论证。然后,以不同负荷下的电弧电压波形特征归类为依据,提出了基于电压特征频带全域能量幅值和敏感相位域能量相位信息的故障检测方法。最后,利用全域总能量幅值和敏感域能量相位映射统计比实现了综合故障检测策略的构建。试验结果表明,所提方法在不同线路参数和测试负荷下的故障检测准确率超过了98%且无误检发生,验证了其有效性。     

故障电弧探测装置的研究及发展趋势

对故障电弧的产生原因进行了分析,列出了故障电弧探测装置的相关标准。分析了不同负载下电弧故障时电流和电压的特性,比较了几种常用检测故障电弧的应用算法,阐述了与电弧故障断路器的不同之处并按安装位置进行设计分类。最后对故障电弧探测装置的发展进行了分析。     

电弧故障断路器检测技术及相关标准

介绍了电弧故障断路器的主要工作原理,分析了波形检测的关键技术。在相关标准研究的基础上,介绍了电弧故障断路器的主要性能要求及技术指标。详细分析了与电弧故障检验有关的试验,包括串联电弧故障试验、并联电弧故障试验、屏蔽试验和误脱扣试验。     

家用电弧故障保护电器发展综述

电弧故障保护电器（AFDD）能有效防止电弧故障引起的电气火灾。介绍了AFDD的作用、保护特性及AFDD在国内外发展情况,包括北美、欧洲和中国标准法规情况及产品应用情况。介绍了电弧故障检测技术及试验设备,并展望了AFDD的技术及应用发展前景,对行业发展起到了一定的指导作用。     

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。     

基于电弧电磁辐射的故障电弧识别

随着用电系统中非线性负载的增多,根据故障电弧的电压电流特征进行故障电弧识别容易发生故障电弧的误判别。针对该问题,本文自主搭建了故障电弧模拟试验平台,并在不同负载下进行了串联故障电弧的模拟试验。在试验分析的基础上,提出了一种基于电弧电磁辐射信号的故障电弧识别方法,通过故障电弧时域信号的模极大值提取,得到故障电弧的电磁辐射信号特征值,并根据该特征值进行故障电弧的识别。试验结果表明,在计及距离衰减、屏蔽、非线性负载干扰以及传感器测量方位等影响因素的条件下,该方法能够实现故障电弧的有效识别,提高了故障电弧的识别准确率。     

矿用电连接器串联型故障电弧诊断方法研究

为提高煤矿井下供电系统的可靠性,在不同电压、电流、功率因数、环境相对湿度条件下,开展了因机械振动引发的串联型故障电弧模拟实验。分析了不同实验参数对故障电弧的影响;提取串联型故障电弧相邻五周期电流信号中的过零点数、归一化后的方差、协方差构成特征向量;建立了基于随机森林分类算法的串联型故障电弧诊断模型,以正常运行及故障电弧电流信号的特征向量构成训练样本和测试样本作为随机森林模型的输入,对样本进行分类,进而诊断是否发生串联型故障电弧。结果表明,该方法能够有效地实现矿用电连接器串联型故障电弧的诊断。     

弧隙间距对故障电弧特性影响的试验研究

按UL1699标准搭建了试验平台及采集故障电弧测试数据,重点针对电阻性负载下的故障电弧产生与弧间距之间的影响进行了试验研究。比较了不同弧隙间距对于电弧突变电压峰值和电流零休时间的影响,为故障电弧的产生和分析研究提供了试验支撑。     

配电网单相接地故障的柔性熄弧装置

现有柔性熄弧方法仅利用有源逆变器控制故障点电压为零,熄弧电源容量高达50 kVA,且体积较大。针对这一问题,在电压熄弧的基础上,提出了功率源转换与有源逆变器结合的柔性熄弧方法。在配电网发生单相接地故障时,通过功率源转换将中性点电压反相钳位到接近于故障相电源电压,偏差电压的幅值和相位通过有源逆变器进行精确补偿,使故障点电压远小于熄弧电压,实现快速熄弧。在利用Matlab/Simulink对传统消弧线圈的仿真基础上,仿真了仅投功率源转换、功率源转换结合有源逆变器的柔性熄弧方法在各工况下的运行特性。通过10 kV真型配网实验场,验证了该方法的有效性。结果表明该柔性熄弧装置可以有效降低故障点电压,实现快速熄弧,大大降低有源逆变器的容量。     

开关柜内部弧光短路伴生弧声的频谱特性研究

为了避免或减少故障电弧的危害,笔者建立了故障电弧探测试验系统,采用功率谱分析的方法对故障电弧的早期弧声特性进行了试验研究,提取出故障电弧的早期弧声特征信息。研究结果表明:故障电弧发生之前,电弧声的频率主要分布在5～10kHz的特征频段内,其带宽、频率中心和能量强度与电极形状、放电距离、放电电压等试验条件有关。通过监测该特征频段内微弱弧声是否存在,即可实现开关柜故障电弧的早期探测预警。