串联故障电弧电流时频域特性的仿真与实验研究

为了分析和研究低压交流串联故障电弧电流的特性，文中首先搭建了故障电弧模拟实验平台，广泛研究不同负载情况下的电弧电流波形。然后，基于Mayr电弧模型，选取适当参数对故障电弧进行仿真分析。在此基础上，对比分析电弧电流信号仿真结果和实验结果的时频域特性，验证了仿真模型的正确性和可行性。频域特性的分析结合傅里叶变换和小波变换进行，还利用带通滤波器检测了小波分析的准确性。最后，总结出故障电弧电流信号的时频域特点，以此提出了一种低压交流串联故障电弧的检测方法，并对其进行了仿真验证。研究成果对低压供配电系统中串联故障电弧的检测工作具有积极意义。     

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.     

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。     

低压串联电弧故障通用诊断方法的研究

低压串联电弧故障是引发电气火灾的重要原因之一。利用MATLAB软件,建立基于CASSIE模型的低压串联电弧故障仿真电路,对单一和混合负载下的串联电弧故障电流波形进行小波变换的可视化分析,结合实测电弧故障电流研究了不同负载下电弧故障的共同特征,提出了基于小波分解细节分量阈值的通用诊断方法并利用LabVIEW软件编制了诊断程序,在线路供电端实现了对各类串联电弧故障的识别,为电弧故障通用诊断的实现和应用提供了理论依据和实验方法。     

中压电缆网接地故障的电弧建模及仿真研究

在中压电缆网络中,很容易发生单相接地故障,其中电弧接地故障所占比例较高,且其过程复杂,难以模拟。为此提出了新型小电流方式电弧模型。研究了现有的经简化的电弧模型,并用Matlab对现有模型进行仿真分析。在此基础上,以小电流接地方式的中压电缆网络为背景条件,对电弧模型的参数进行改进,得出电弧模型的电压电流特性,用Matlab对改进后的电弧模型进行验证。与实际情况的物理量进行比较,证明所得改进电弧模型的可应用性。仿真结果证实所提出模型能更合理地贴近于真实故障情况,为下一步电缆网络故障分析的研究奠定了重要技术基础。     

考虑弧长动态变化的配电网电弧接地故障建模及辨识

目前针对配电网电弧故障的研究大多忽略电弧弧长变化因素的影响,电弧故障模型与实际配电网电弧故障相差较大,电弧接地故障辨识不准确。为此,搭建了考虑弧长动态变化的电弧接地故障模型。在此基础上,分析了电弧接地故障稳态零序电流的时域波形差异,提出了一种基于稳态零序电流加权欧式距离的电弧接地故障辨识方法,实现对电弧故障的有效辨识。利用PSCAD搭建10 kV配电网模型,大量电弧接地故障仿真实验结果表明,所提电弧故障模型准确有效,可以准确描述电弧电流、电压和故障特性。所提辨识方法能够准确辨识故障类型,且所提方法不受故障初相角、故障位置的影响,为配电网故障精准可靠感知提供依据。     

光伏系统直流故障电弧时频域特性及其复合模型研究北大核心CSCD

故障电弧严重威胁着光伏系统的安全稳定运行,研究其物理特性及保护装置具有重要的意义。文中为了探究光伏系统内直流故障电弧的时频域特性,构建更适合系统级仿真的电弧模型,以MATLAB软件作为仿真平台,分别研究了3种不同类型的电弧模型。通过对仿真所得的故障电弧电流信号进行时频分析,得到了不同电弧模型的时频特征,并与实验波形及其时频特征进行对比,得到了不同模型在故障电弧时频特性仿真方面的优缺点。单一使用电弧噪声模型和U-I模型无法完整地描述故障电弧特性,将二者适当组合得到的复合模型仿真效果良好,最终对复合模型和黑盒模型在光伏系统故障电弧仿真的范围进行了讨论。提出的复合电弧模型为光伏系统故障电弧特征的研究及诊断方法的性能验证提供了有效的仿真手段。     

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Cassie模型和L3/4范数的串联电弧故障检测方法EI北大核心CSCD

在民用交流电系统中,发生串联电弧故障时,电流一般较小达不到断路器阈值,而且在某些情况下,正常工作状态电流与电弧故障电流波形非常相似,难以检测,易导致电气火灾的发生。利用Cassie模型对串联电弧故障进行模拟,分别得到线性负载和非线性负载条件下时域电流波形,并利用傅立叶变换得到电流幅值频谱。对比可知,电弧故障状态下线性负载电流波形和正常工作状态下非线性负载电流波形均会出现零休;电弧故障状态下无论是线性负载还是非线性负载电流幅值频谱均会出现谐波且与正常工作状态电流幅值频谱具有不同的特点。利用基于L3/4范数正则化的稀疏表示算法实现电弧故障检测,通过仿真说明该方法具有较好的稀疏性和准确性。     

基于邻波电流差与随机性的交流串联电弧故障识别

低压电力线路的交流串联电弧故障易引发电气火灾,造成人身财产损失。根据故障的电流突变量幅值与电流变化量的电弧随机性特征,提出了基于电流邻波绝对差与随机性的电弧识别方法。该方法基于故障前后的电流突变量变化规律,以突变幅度作为故障启动判据。然后根据故障周期间电流变化量在不同负载种类、气隙间距下的电弧随机特征时域分布,构建了电弧故障存在性判据。最后通过一维卷积神经网络综合识别电弧故障。当故障支路负载功率占比20%时,所提方法使用未训练干路数据的平均检测准确率为90.97%,可有效检测串联电弧故障,具有较好的适应性。     

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。     

基于相模变换的三相四线制系统故障计算方法

三相四线制在低压及国外中压配电网中应用广泛,其接地故障,尤其是中性线接地故障,缺少类似于"对称分量变换"那样的简化计算方法.文章提出一种四阶相模变换方法,将三相与中性线电气量变换为独立的1模、2模及仍存在耦合的0模与r模,利用受控电压源表达0模与r模间的耦合关系;根据单相接地和中性线接地的故障边界条件,构建接地故障模网...     

基于非对称卷积神经网络的电弧故障检测系统

串联电弧故障是引发电气火灾的重要原因,对其有效检测能确保线路的正常运行和电气设备的可靠工作。 根据低压串 联电弧故障的检测难点,提出了基于非对称卷积神经网络的识别模型,用于适应性地提取串联电弧故障信息。 针对串联电弧故 障种类多、信息隐蔽等问题,首先利用格拉姆角差场时域数据处理方法,将负载模拟的时域信号经过极坐标变换、三角变换后映 射到二维矩阵中,以增加故障数据点的空间占有率和数据关联信息。 之后,为了不增加时间开销,同时改善模型的识别效能,使 用自适应非对称卷积、多通道离散注意力机制改进残差神经网络,作为低压线路中的串联电弧故障模型。 最后,利用容器封装 已训练好的故障识别模型,实现故障信息的快速分析。 验证表明,所提方法对串联电弧故障的识别率达到 99. 95%,具有良好的 识别效果。     

基于广义基尼指数和脉冲神经网络的航空交流 串联电弧故障检测

航空电缆在振动作用下很容易产生电连接器松动、线束断裂等情况,从而引起交流电弧故障。针对交流串联电弧故 障时频域特征不明显而引起的故障检测问题,提出了一种基于广义基尼指数(generalized Gini indices,GGI)和脉冲神经网络 (spiking neural network,SNN)的电弧故障检测方法。首先,提出用广义基尼指数对试验数据电流波形进行分析;其次判断正 常周期和故障周期下的数值差距,然后与时域特征指标裕度、峭度、脉冲因子相比,所提指数对电流波形周期故障判断更准 确;最后,将广义基尼指数转变成特征值,代入到积分泄漏发放(leaky integrate-and-fire,LIF)模型进行训练,进一步提高方法 的普适性。试验结果表明,该方法能够快速有效地检测航空交流串联电弧故障。     

基于电弧故障测试系统的电缆碳化路径分析与判别

基于低压电弧故障测试中电缆碳化路径的加速形成机理和制备过程,对制备结果进行分类和分析,提出了一种电缆碳化路径的判别方法。该方法利用幅值检测、滑动平均滤波算法和小波分析方法分别区分电缆碳化路径处于欠碳化、碳化断路、碳化短路和碳化成功的4种制备结果。在Simulink中搭建具有电弧电流高频分量的电路仿真模型对所提方法进行分析和验证,并利用该方法进一步测试通过电弧故障测试系统制备完成的碳化电缆试品。最终,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性,其可以有效提高电缆碳化路径制备结果的识别率和电弧故障测试的效率。     

基于电弧电流高频分量的串联交流电弧故障检测方法

通过分析典型负载下电弧电流高频分量在时域与频域表现出的不同特征,提出一种串联交流电弧故障检测方法。该方法利用电弧电流变化率与其有效值的比值以及6~12k Hz频段电流幅值这2个特征参量进行串联交流电弧故障识别;并利用负载启动电流持续时间远远小于电弧电流持续时间的特点,设定电弧故障检测时间阈值,降低负载启动过程对串联交流电弧故障检测的影响。试验结果表明,所提方法能够实现串联交流电弧故障的快速检测,对硬件要求相对较低,简便易行。     

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。     

基于小波包变换和高阶累积量的电弧故障识别方法

当低压配电系统接入混合负载或在支路中出现电弧故障时,电弧故障识别难度大幅提升。针对此类电弧故障,提出一种基于小波包变换与高阶累积量相结合的电弧故障识别方法。首先采集不同负载、支路电弧故障下的电压、电流数据,建立电弧故障波形数据库;然后利用小波包变换对电弧电流信号进行分析,通过对多种试验数据进行分析,确定了通用电弧特征频带,对电弧电流波形进行重构作为电弧特征信号;通过分析故障电弧特征信号的4阶累积量值,提出了一种能够在时域中识别电弧故障的判据。该判据可以准确、快速地识别单一负载、混合负载以及支路电弧等情况下的电弧故障,且能够较为准确地检测电弧故障发生的时刻,为复杂电弧故障识别及起弧时刻的研究提供参考。     

基于混沌分形理论的故障电弧诊断方法研究

引入混沌分形理论,从混沌空间域角度分析故障电弧的内在演化规律和电弧特性,提出一种基于混沌分形理论的故障电弧诊断方法.通过重构相空间和盒维数、关联维数、最大Lyapunov指数等对电弧电流的混沌分形特性进行定性、定量分析,形成电弧的空间域特征向量,构建故障电弧诊断模型.针对低压用电系统中空气压缩机、开关电源等负载线路,对...