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。     

低压交流串联故障电弧辨识方法

故障电弧是影响配电网络安全可靠运行的主要问题之一,研制故障电弧保护开关能够有效降低因故障电弧引发的电气火灾事故,从而保障配电网络安全可靠运行。但故障电弧辨识因线路负载、燃弧条件等原因而存在一定复杂性,该文在分析电弧燃烧特点的基础上介绍了一种多特征融合的故障电弧辨识方法。首先,借助高速相机在微小时间尺度内分析了燃弧特性,电弧不稳定性影响回路电流谐波含量;然后,从时域、频域和信号无序度三个方面分析了回路电流在线路正常和发生电弧故障时的差异,并提取了电流平均值、谐波幅值、小波能量熵三个特征量,结合各种负载特征变化的共同点确定了线路正常与故障的特征量阈值范围;最后,通过制作样机对故障电弧辨识方法的有效性和稳定性进行了验证。结果表明,所述方法在实际工程应用中的平均辨识准确率为90%,满足工程应用中的准确性和稳定性要求。     

低压故障电弧图像特征提取及试验

为了研究负载功率、负载类型对电弧面积变化的影响,基于CCD高速摄像机,构建了高速图像采集系统.通过电弧图像的连续采集获取一个完整的燃弧过程图像.利用数字图像处理技术对图像进行去噪、图像增强、边缘检测、图像分割等处理,得到电弧图像面积.试验结果表明,在相同试验条件下,负载功率越大,电弧燃弧面积越大,燃弧时间越长,电弧危害程度越大;不同负载电弧燃弧面积和燃弧时间不同,为定量判定电弧危险程度提供依据.     

低压电弧故障断路器——一种新型低压保护电器

提出一种新型的低压保护电器--电弧故障断路器,用于防止故障电弧引起失火.介绍了其工作原理和应用场合及该断路器的发展动向.指出该断路器优点在于,与过电流保护装置相比,检测范围更大;与剩余电流保护装置相比,无需接地.     

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。     

低压传动柜内部故障电弧试验分析

内部故障电弧试验是低压成套开关设备和控制设备的特殊试验,目的在于验证柜体内部电弧的绝缘强度和抗电弧燃爆破损的强度,检验成套设备柜体结构设计与制造的质量是否满足使用安全可靠性的要求,评价成套设备限制由内部故障造成人员伤害风险的能力。依据相关标准,全面阐述了低压传动装置并网柜的内部故障电弧试验的目的、试验参数设置,并对试验结果进行了分析。     

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。     

低压配电箱故障电弧信号在线检测与报警系统

为可靠地检测出低压配电箱中的故障电弧,分别对电弧电压信号和弧光信号进行了检测.提取配电箱的进线电压和出线电压,分别转换成频率信号进行比较,获得电弧电压信号.并将其和弧光信号一起送入性能先进的 PIC16F877 单片机,做综合分析判断.最终设计出智能型故障电弧在线检测与声光报警系统,不仅可以实现低压配电箱电气故障的检测、预报,对供电电压进行实时显示,还可以实现对配电箱的电气火灾隐患的预警作用.     

低压成套开关设备内部故障电弧研究

介绍了低压成套开关设备内部故障电弧,结合标准GB/Z 18859—2002及IEC/TR 61641,对低压成套开关设备进行内部故障引弧试验并对试验现象进行分析,阐述了引起内部故障电弧的原因,通过对样机进行合理优化改造设计,并采取了必要的故障电弧防护措施,使得顺利通过试验,为通过引弧试验提供了参考。     

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。     

基于高频测试信号注入的配电网故障节点在线识别方法

为准确识别带电网络中的故障,提出了一种适用于多层复杂配电网故障节点的在线识别和定位方法。该方法将高频测试信号注入电网,通过智能电表向中心单元提供的电网信息获取阻抗参数,并根据阻抗特性和电网高频测试信号下的响应结果检测是否存在故障节点。采用该方法对45节点三层配电网进行多种条件下仿真,接着对8节点低压网络模型进行测试,讨论模数转换分辨率和测量误差公差对检测精度的影响。仿真和测试的结果发现,故障节点处高频接收信号电压与估计电压差值最大,表明该方法能够准确识别配电网中的故障节点。     

高压断路器机械故障诊断专家系统设计

针对高压断路器的操动机构故障信息能反映在线圈电流、机械振动和辅助触点位置信号中的特点,在分析各信号特征提取和利用专家系统实现故障诊断的优点的基础之上,提出一种多参数规则推理的故障诊断专家系统.首先阐述高压断路器的操作过程,并根据其操作特性提取隐含在线圈电流和机械振动信号的有效信息,找出特征参数与断路器状态的对应关系,接...     

电压电流能量信息融合的低压交流电弧故障检测

针对串联电弧故障检测判据选择难、阈值设置难的问题,本文在传统基于电流检测方法的基础上融合使用电压信息,提出了一种电压电流能量信息融合的交流电弧故障检测方法。以分析开关电源和非开关电源类负荷下的各自故障特征为基础,提出了利用电压半波总能量的开关电源类电弧故障直接判定方法,并融合使用电压电流特征能量波形相关性实现故障线路的选择;提出了基于敏感域电压电流最大瞬时特征能量相位匹配的适用于非开关电源类负荷下的故障检测方法,以特征能量相位信息构建判据,克服了传统检测方法的阈值设定困难问题。本文检测方法判据虽利用了负荷分类思想,但由于开关电源类负荷下的故障检测可利用电压半波总能量幅值实现故障直接判定,因此实际应用中无需辨识负荷类型。相较传统利用电流特征的检测方法,本文方法具有判据简单、易于阈值设定的优势。试验结果表明,本文方法可有效用于多种类型负荷的电弧故障检测,检测时间满足相关标准规定。     

基于继电器维持电压的低功耗研究

从继电器的力学原理出发推出继电器在电路中的磁路功耗,得出在线圈电阻一定的情况下,继电器吸合动作电压大于维持电压,如果在继电器吸合后,取维持电压略大于释放电压,则继电器功耗将得到有效降低。并且给出了继电器低功耗设计原理图,实验采用多通道功率分析仪对改造后的待机功耗实际测量,满足小于1 W的要求。     

基于差值信号的故障特征提取及应用

以电路软故障作为研究对象,提出了一种基于差值信号做故障特征的方法。首先将被测电路中各状态的信号波形的数据与标准信号波形的数据作差值,差值作为新的数据组,再进行小波包变换提取特征向量,经主元分析后选取具有代表主要信息的作为综合特征向量,最后送到分类器进行诊断。实验结果表明此方法可以有效地将电路软故障区分开来。     

高压变频调速在电弧炉除尘风机上的应用

分析了高压变频器在某炼钢厂电弧炉炼钢除尘风机中的应用。实践证明,高压变频器在降低除尘风机的用电率、减少启动电流、提高功率因数、改进电弧炉炼钢工艺水平、提高自动化水平等方面有很好的应用前景。     

基于EMD和PNN的故障电弧多变量判据诊断方法

故障电弧单变量判据诊断法受不确定因素影响大、特征量提取困难,针对此提出一种基于经验模态分解(EMD)和概率神经网络(PNN)的故障电弧多变量判据的诊断方法。利用经验模态分解分析法对电弧电流进行时频分解,并借助信号相关性理论自动提取故障特征信号;同时,通过分析故障特征信号的无量纲指标,形成多变量特征向量集。在此基础上,构建基于概率神经网络的故障电弧诊断模型。通过分析燃弧前后烧水壶、吸尘器、卤素灯、电钻、荧光灯、计算机的电流波形,验证故障诊断模型的准确性。结果表明,所提方法解决了单变量判据故障诊断中出现的特征量提取困难、交叉重复等问题,准确率超过90%。     

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。