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.     

低压故障电弧检测概述

综述了目前故障电弧检测的研究内容、成果及发展方向。指出低压配电柜和家庭供配电系统各自产生故障电弧时所表现的物理特征不同,使得各自的故障电弧检测方法有所差异。分别讨论了了基于电弧数学模型、电弧物理现象和电流电压波形的电弧检测方法。     

基于随机共振方法增强光伏直流故障电弧检测特征的研究

光伏直流系统中存在复杂多样的系统噪声干扰，使得故障电弧特征难以有效提取，因而增强故障电弧特征信息对准确检测故障电弧至关重要。为此，搭建含多种源荷、线路阻抗等元件的光伏直流故障电弧实验平台，研究随机共振方法对不同直流系统拓扑结构下故障电弧检测特征的增强效果。不同拓扑结构的故障电弧特征增强均有其独立的最优参数组合，蚁群算法寻找最优参数相较于传统的正交试验方法更具快速性及准确性，最优参数组合下随机共振处理后的检测特征可以更加有效地区分故障电弧与正常状态。通过对实验数据的计算与比较，验证了随机共振方法对不同拓扑结构故障电弧特征增强的普适性，最终基于支持向量机方法构建了直流故障电弧检测算法，得到较高的检测准确率。在故障电弧检测环节引入随机共振方法，可有效增强电弧检测特征的有效信息，保证高准确率的同时，降低故障电弧检测算法的设计难度，有利于高效、快速、精准地检测直流故障电弧。     

电缆电弧故障仿真及试验研究

电缆电弧故障的仿真和试验对研究有效、可靠的电弧故障检测方法有重要作用。首先对现有的电弧故障模型和特点进行了介绍,根据电缆物理结构特征,提出了适用于电缆电弧故障的仿真分析模型,并介绍了在PSCAD/EMTDC中的实现方法。同时,搭建电缆电弧故障物理试验平台,对电缆电弧故障进行了试验研究,总结了电缆电弧故障的特征,为研究电缆电弧故障检测方法奠定了重要理论和试验基础。     

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。     

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。     

故障电弧电流检测应用实例

传统的断路器只针对过流、短路、漏电进行保护,但电气绝缘破损引起的空气击穿或者电气连接松动等原因造成的故障电弧才是引起电气火灾的主要原因,传统的断路器是不能检测这种故障。随着电弧故障引起的事故越来越多,电弧故障检测的技术越发重要,针对电弧故障的研究也越来越多。本文介绍了故障电弧定义、目前的检测技术、执行的标准以及列举了一个电流检测方法的电路例子,希望故障电弧检测产品可以造福人类。     

低压串联电弧故障特征与检测方法分析

提出了低压配电线路中的电弧故障是电气火灾主要诱因之一,针对电弧故障的发生发展过程进行了描述,对于电弧故障的类别及特征进行了分析,得出低压配电线路中的串联电弧故障易隐匿于线路中的特点,且难以对其进行检测。同时对低压配电线路中串联电弧故障的电压、电流波形进行了一般特性的分析,指出了串联电弧故障电压、电流波形的时域特征。最后总结分析了现有的电弧故障检测技术,得出结论是,以电压或电流波形特征为检测和判断对象的电弧故障检测方法最为可行。     

低压电弧故障防护技术研究与发展趋势

电弧故障断路器作为识别和切断低压故障电弧的有效装置,是低压配电网安全防护系统的重要环节,引起了业界的广泛关注。概述了低压故障电弧的固有特征,并从其基本特征的角度出发,分析了电弧故障断路器的动作特性和保护性能。讨论了电弧建模仿真分析、物理特性检测、时频特性检测和智能计算方法等4类低压电弧故障检测识别技术,阐述了多层级电弧故障保护策略和直流故障电弧检测应用于智能电网的最新进展。结合微电网和智能配电网的技术需求,展望了未来低压电弧故障防护装置智能化、集成化和信息化的发展趋势。     

低压系统串联故障电弧在线检测方法

故障电弧是引发电气火灾的主要原因,有效可靠地检测出故障电弧是预防电气火灾的迫切要求。本文首先基于居民用电系统搭建了模拟串联故障电弧的实验平台,而后设计了以常见家用电器为负载的实验方案并采集到不同条件下的故障电弧信号。基于电弧电流的特性分析,提出了一种故障电弧在线检测方法。该方法在线路电流相邻周期相减的基础上进行小波阈值去噪和归一化,利用周期幅值作为电弧的特征量,将特征量与参考值进行比较来判断故障电弧的发生。通过对单一负载、组合负载、启动过程、正常工作以及不同电压下串联故障电弧实验数据进行分析,得到了不同负载下电弧特征量的公共阈值。与其他方法的比较结果表明所提方法能够有效检测故障电弧的发生。     

基于自组织特征映射网络的电弧故障检测方法

一般利用故障电弧产生时的电流波形特性进行电弧故障检测。随着线路负载种类的日益增多,故障电弧产生时的电流波形与某些负载无弧情况下的电流波形十分相似,难以通过简单的电流时频域特征进行电弧故障检测,影响电弧故障检测的准确性。针对该问题,提出一种自组织特征映射网络与滑窗法相结合的电弧故障检测方法,在自组织特征映射网络自主挖掘电流数据内在特征的基础上,利用相邻周期电流样本之间的关联性与连续性,对电流信号进行连续检测,提高电弧故障检测准确率。所提方法能有效实现电弧故障检测,电弧故障检测准确率可达99 %。     

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。     

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。     

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。     

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。