基于STM32故障电弧检测装置的设计

对负载电流信号的检测是判断低压配电线路中是否发生电弧故障的有效方法之一。用ADC模块对负载电流信号进行采样,将发生电弧故障时的电流波形与正常工作时的电流波形相比较,检测是否有电弧故障发生。比较的电流波形特征量主要有过零点后的上升率、电流正半周期采样时间宽度和正半周期采样幅值,将这三个特征量作为电弧故障识别算法的判断条件,检测电弧故障。为了在硬件上验证该时域检测算法的可行性和有效性,将电弧故障检测算法移植到STM32平台,设计出了一台基于STM32的故障电弧检测装置样机。该样机可以实现电流信号采集、过零点检测、数据处理以及串联电弧故障检测识别。在以日光灯、开关电源和吸尘器为屏蔽负载的实验结果表明,该装置可以检测出串联电弧故障,且可靠性高,不会在没有产生故障电弧的情况下产生误判。     

串联型故障电弧检测方法对比分析

由于线路故障位置的不确定性,目前串联型故障电弧检测方法主要基于电流信号分析进行识别。通过对不同负载在串联型故障电弧发生前后的电流波形进行对比,得出了串联型故障电弧电流特性及其变化规律;以串联型故障电弧的电流信号为研究对象,介绍了基于希尔伯特黄变换、信息熵与短时傅里叶变换、小波近似熵与支持向量机的串联型故障电弧检测方法,概述了不同检测方法的故障电弧特征提取过程;对3种串联型故障电弧检测方法优缺点进行了比较,指出基于希尔伯特黄变换、信息熵与短时傅里叶变换的检测方法可有效提取故障电弧发生时电流的时频特性,对提取的时频谱幅值设置合适的阈值即可作为串联型故障电弧识别的依据,但准确性和实时性不高,而基于小波近似熵与支持向量机的检测方法可直接提取近似熵作为支持向量机的输入来识别串联型故障电弧,具有较高的准确性和实时性,更适用于煤矿现场。     

基于分形盒维数串联电弧故障诊断技术研究

通过搭建串联故障电弧实验平台,进行多种类型负载实验,对其正常工作和发生串联电弧故障时的电流信号进行分析,提出了一种基于分形盒维数的串联故障电弧诊断方法。进一步研究了不同信噪比下分形盒维数的计算误差,分析了分形盒维数的抗噪性能,同时计算了不同负载在正常工作和发生串联电弧故障下分形盒维数的参考区间。实验证明,基于分形盒维数的故障诊断方法能够准确辨别出负载的串联电弧故障,具有较好的通用性。     

光伏系统直流串联故障电弧特征研究

应用时域分析和频域分析相结合的方法,研究了光伏系统串联电弧故障问题.搭建了新型光伏系统故障电弧实验平台,获得了光伏系统正常运行和发生串联故障电孤时电流峰峰值和电流平均值的特征差异,分析了电流时域特征在串联故障电弧识别方面的可行性.得到了光伏系统发生串联故障电弧时,电流一层小波分解细节分量均值是正常状态下的2.5～4倍,两层小波分解细节分量均值是正常状态下的10～16倍的结论.以上结论可通过有效的数据融合形成串联电孤故障识别判据,为光伏系统串联电弧故障保护装置的研制提供理论支持.     

电流频谱Hurst指数在串联电弧故障检测中的应用

串联电弧故障因故障电流小、随机性强,难以被普通保护电器所检测和切除.本文基于已有的Mayr电弧模型增加了弧柱电感、间隙电容和压控随机开关以模拟电弧高频特性,从而构建了不同类别典型负载的精细化电路模型.实验证实所建负载模型和电弧模型的仿真数据较好拟合了相应的实验结果,在此基础上将仿真波形重构为二维矩阵,提取矩阵奇异值之比...     

基于Mayr模型的低压配电线路故障电弧研究

针对故障电弧研究需要搭建专门的实验环境来分别模拟串联故障电弧、并联故障电弧和接地故障电弧而存在费用较高、实际操作比较困难的问题,提出了一种能在Matlab7软件中工作的Mayr电弧模型的设计方案;介绍了Mayr电弧模型方程的物理意义,采用Mayr电弧模型封装子系统对低压交流线路发生的串联故障电弧进行了仿真,并根据仿真电路,模拟了低压交流线路发生串联故障电弧的实验。仿真及实验结果表明,Mayr电弧模型的故障电弧电流与实验采集到的故障电弧电流比较接近,采用Mayr电弧模型用于低压交流线路故障电弧仿真具有一定的可行性。     

基于遗传算法优化BP神经网络的故障电弧识别

由于电力系统中的正常电流信号与串联型故障电弧的电流特性十分相似,故障电弧的正确识别十分困难,找到能够准确识别串联故障电弧的方法很关键.运用db5小波对故障电弧信号进行四层分解,提取故障频段能量谱作为特征量,建立BP神经网络.但BP网络是基于梯度的方法确定权值,而梯度下降法本身就很容易受到局部极小点的影响.所以通过引入遗传算法,弥补了BP网络的不足.用遗传算法优化BP神经网络,快速准确地对故障电弧特征量进行识别,用优化后的神经网络对故障电弧的识别误差率进行分析,达到了较好的预测识别效果,从而快速准确地实现了故障电弧的识别操作.     

一种低压电弧故障检测的新方法

利用二进小波变换法分解低压配电线路电弧故障时的电流波形, 获得电流波形各尺度小波变换的高频系数. 电弧故障时的电流波形小波变换高频系数与负载正常启动和运行状态时相比, 有其明显的特征, 可有效地应用于电弧故障检测. 利用LabVIEW和MATLAB软件平台实现了电流在线采集和分析, 实验结果表明该方法能准确地辨识低压配电线路中的电弧故障.     

串联型故障电弧模拟实验装置研制

针对目前故障电弧发生装置不能很好地模拟环境温湿度、触头分离状态的问题,研制了一种串联型故障电弧模拟实验装置。该装置可通过控制环境温湿度、触头移动距离或振动的频率和幅值等分离状态,模拟在不同工况下产生的串联型故障电弧,并对环境温湿度、电弧电压、电弧电流进行实时显示和存储。实验结果验证了该装置的有效性。     

小波分析应用于直流系统接地故障检测

针对直流系统接地故障检测中常用的低频信号注入法容易受到各支路电缆中存在的对地电容的影响这一问题,提出了利用小波分析实现故障信号特征的提取的方法。分析了低频信号注入法的原理及存在的缺陷,针对其故障信号的特点,提出了基于小波变换的直流系统接地故障检测方案。基于小波去噪的原理,通过选择适当的小波函数,对支路电流信号进行分析和处理。经过仿真实验分析。表明该方法可以克服对地电容对接地故障检测的不利影响,完成故障信号分析,实现故障支路的准确定位。