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。     

电弧故障识别及保护的新技术

介绍了电弧故障的产生机理和特征,及国外有关电弧故障检测和判别方法.分析了近年来电弧故障保护产品的概况,包括电弧故障断路器的组成原理,电弧故障信号的检测方法和要求,电弧故障识别和判定方法及国外最新专利技术.     

电弧故障断路器及故障电弧的辨别

电弧故障断路器(Arc-Fault Circuit Interrupter,AFCI)是一种最新的电路保护装置,根据美国标准UL1699将电弧故障断路器定义为"一种能根据电弧特性在电路中检测到故障电弧发生时断电的装置[1]",其主要作用是防止由故障电弧引起的火灾.住宅或商业电气线路和设备,如电气布线、插座、家用电器内部的电线或电器的电源线等,由于长时间的过负荷运行或者存在不良的电气连接等情况,使电线的绝缘层出现老化、绝缘效果降低或者绝缘层发生破损都可能发生故障电弧,电弧火花将可能引燃线路造成火灾的发生.     

低压串联故障电弧的识别方法

以低压串联故障电弧为研究对象,采集了几种常见用电设备单独及混合运行时的电流波形,采用Matlab软件对电流波形进行离散傅里叶变换（DFT）,提出了基于谐波分量相对变化系数的低压串联故障电弧识别方法。仿真结果表明,设计方法能有效识别故障电弧的发生,为故障电弧断路器的研究提供参考。     

基于滑动离散傅里叶变换的串联直流电弧故障识别

在直流供电系统中,串联直流电弧故障因难于被检测而成为威胁系统安全运行的最主要因素。针对现有故障电弧识别方法运算较为复杂、实时性相对较差的不足,提出一种基于滑动离散傅里叶变换(DFT)的串联直流电弧故障识别方法。时域与频域分析表明,燃弧起始阶段是直流电弧故障识别的最佳时期,根据该阶段电弧电流的频谱特征确定滑动DFT分析频率点为40 k Hz、80 k Hz和100 k Hz。综合考虑算法分辨率与实时性要求,采用200μs时间窗口对电弧电流进行滑动DFT分析,并用200μs时间窗口进行滑动平均降噪处理。结果表明,发生电弧故障前后滑动DFT频谱在三个特征频率点均有明显变化,验证了滑动DFT算法用于串联直流电弧故障识别的可行性。     

配电网间歇性电弧接地故障选线方法

配电网单相接地故障选线问题由来已久,现有的研究成果大多是针对单相永久性接地故障的。而在实际配电网中,不稳定电弧和间歇性电弧接地等非永久性接地故障也极易发生,且难于选线。发生非稳定电弧接地故障时会带来大量的高频分量,本文提出一种自适应陷波滤波器算法,用来提取线路谐波电流的5次谐波。该方法通过调节自身参数来自动跟踪信号的变化,从而实现了对5次谐波信号实时、准确的提取。仿真结果表明,该选线方法在发生非永久性接地故障时能正确地选出故障线路,其原理简单、可靠。     

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。     

基于LabVIEW的航空故障电弧发生装置研制

针对航空故障电弧研究中电弧信号采集繁琐的问题,文中设计了一种基于Lab VIEW的航空故障电弧发生装置。该系统由Lab VIEW上位机、DSP控制系统、电弧发生装置三部分组成。首先,通过Lab VIEW虚拟按键控制电弧发生装置触头移动,引发电弧;其次,利用串行通信将采集的数据传送至Lab VIEW上位机进行实时显示与存储。大量实验测试表明,新设计的实验平台能够实现故障电弧触发的自动控制与电弧特性的准确采集,同时简化了数据采集过程,具有良好的实用性与人性化设计。     

基于小波变换的单相接地故障电弧模型及其PSCAD／EMTDC仿真研究

提出了一种新的基于小波变换的单相接地故障电弧建模方法及仿真研究。利用PSCAD／EMTDC中的逻辑判断,传递函数等模块,准确建立了一次、二次电弧动态特性的模型控制块,将其封装嵌入至输电线路模型界面中,实现了实时控制,并将DB5离散小波变换应用于检测故障电弧故障信号奇异性。经过大量的仿真实验表明,该方法可以有效提取故障电弧信号的高频分量,并能迅速检测出电弧信号的所有异常信息和准确地识别出电弧的熄灭时间。     

基于小波变换的单相接地故障电弧模型及其PSCAD/EMTDC仿真研究

提出了一种新的基于小波变换的单相接地故障电弧建模方法及仿真研究.利用PSCAD/EMTDC中的逻辑判断,传递函数等模块,准确建立了一次、二次电弧动态特性的模型控制块,将其封装嵌入至输电线路模型界面中,实现了实时控制,并将DB5离散小波变换应用于检测故障电弧故障信号奇异性.经过大量的仿真实验表明,该方法可以有效提取故障电弧信号的高频分量,并能迅速检测出电弧信号的所有异常信息和准确地识别出电弧的熄灭时间.     

电弧故障检测的分析和研究

介绍了电弧故障检测的基本原理。分析了电弧故障检测技术的现状、难点及其技术应用。通过对串联电弧故障波形和并联电弧故障波形特征的研究,提出了电弧频谱分析方法,既有助于电弧特征的研究,又有助于提高电弧故障检测的可靠性,是电弧故障检测的有力手段。     

基于“电流+弧光”的二次回路故障电弧检测研究

针对常规保护装置判别二次回路电弧故障用时较长的问题,提出以二次回路电流有效值、谐波、特征谐波以及弧光信息建立故障电弧检测判据并构建判断逻辑,从而形成基于“电流+弧光”复合特征的故障电弧检测技术。模拟试验表明该技术具有判断精度高、检测速度快等优势,可供回路故障电弧检测参考。     

低压电弧故障的研究与分析

阐述了低压电弧故障检测的研究背景意义、内容成果及发展。介绍了电弧、电弧故障及电弧故障断路器的概念。分析了低压电弧故障的产生、分类及一般特征。分别讨论了系统电压、系统电流、PVC绝缘电缆以及绝缘温度等级对电弧故障产生火灾的影响。     

交流供电系统故障电弧隐患检测方法研究综述

交流故障电弧尤其是串联故障电弧是交流供电系统引发火灾的重要原因,其诱因复杂,产生过程隐蔽,特征现象不明显,如果不及时发现和处置,可能导致灾难性火灾,对人身安全和财产构成严重威胁。首先分析了交流故障电弧隐患发生的机理及其典型故障特征;其次系统阐述了交流供电系统中故障电弧检测和定位方法;最后,针对交流供电系统,从实际应用的角度出发指出了当前亟需解决的问题,并展望了未来交流故障电弧检测以及故障电弧定位的应用场景和研究方向。     

低压交流电线故障电弧模型研究

研究低压交流电线故障电弧模型,对检测低压交流电线故障电弧很必要。文中对Schavemaker模型进行理论分析并进行简化。利用MATLAB软件构建电弧模型,对简化的Schavemaker模型和Mayr模型进行仿真比较,分析简化的Schavemaker模型仿真得出的电弧电流具有更明显的电弧电流零休区,较高di/dt和奇次谐波幅值。最后进行串行和并行电弧实验,实测波形和仿真波形进行比较,验证了仿真结论。结果证明简化的Schavemaker模型适用于低压交流电线故障电弧模型研究。     

基于小波变换的故障电弧检测方法研究

描述了故障电弧的危害、定义及检测方法分类。提出了一种基于Daubechies 4阶小波变换的故障电弧检测方法。通过试验分析证明,其具有计算简单、实时性强等特点,能有效检测线路中是否有故障电弧产生。     

基于改进小波变换的故障电弧检测方法的研究

为了有效避免因故障电弧而引发的电气火灾,对故障电弧的故障检测进行了深入研究。故障电弧检测最常用的方法是小波变换,但是它存在着频谱混叠的问题。针对这一问题,提出一种基于添加节点前奇抽取的抗频谱混叠的改进小波变换算法,并利用多种负载进行验证,从而优化故障电弧检测,最后得到了准确度高、计算简单、实用性好的串联故障电弧检测方法。根据UL1699搭建了故障电弧实验平台,并基于此平台进行电弧发生实验。根据实验仿真结果的验证,改进小波变换解决了小波变换的频谱混叠问题,提高了故障电弧检测的精度,有效地减少故障误报率。     

基于ATP-EMTP的电弧接地故障的建模及仿真

对配网频发的单相电弧接地故障,建立能够正确反映其特征的数学模型是十分必要的。运用弧隙能量平衡理论在ATP-EMTP上建立接地电弧模型,进一步研究了电弧模型中主要参数对电弧特性的影响规律,达到了反映电弧故障物理特性的目的;最后,将此模型应用于某10 k V配网间歇性电弧接地故障,其过电压倍数符合实际情况,验证了模型正确性。     

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。     

基于集合经验模态分解的交流航空故障电弧识别

故障电弧作为一种破坏性强,识别难度大的电路故障,给飞机的安全带来很大的威胁。然而目前航空业应用的电弧识别方法远不能达到要求。所以本文提出了一种将集合经验模态分解和LM优化的BP神经网络相结合的交流航空故障电弧识别方法。首先建立串联和并联交流电弧实验模拟平台,采集电弧电流波形,分析波形动态特性。将波形进行集合经验模态分解,选取差别明显模态分量作为故障特征分量。计算故障特征分量的能量熵作为交流故障电弧的特征量,输入到LM算法优化的BP神经网络,进行识别。结果表明,识别率达到90%以上,较好地识别出了航空故障电弧。