[发明专利]故障电弧检测方法及保护装置

说明书

技术领域

本发明属于电路保护设备领域，特别是涉及一种用于配电终端系统中检测故障电弧的方法和保护装置。

背景技术

住宅内电气线路和设备，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。电弧火花引燃线路会造成火灾的发生。现在常用的电路保护装置熔断器和接地故障断路器还不能有效的检测故障电弧并形成断路保护。AFCI(ArcFault Circuit Interrupter)技术是一项最新的电路保护技术，能够提供故障电弧保护，其主要作用是为了在发生故障电弧时及时分断电路，避免负荷损坏，并降低火灾的可能性。

目前，国内外专家提出了一些可行的AFCI检测方法和保护电路，但是针对50Hz交流电路的设备较少，同时设备的误动率较高，主要体现在无法有效地将故障电弧电流与启动时的冲击电流分开。

典型家用负荷启动电流波形如图5所示，启动电流的波形陡峭，而正常电流波形稳定；典型家用负荷故障电弧电流波形如图6所示，故障电弧电流波形存在幅值降低、正负半周不对称、平肩部和波形陡峭等特征。现在大多数AFCI检测方法和保护电路都是通过判断电流波形的导数(di/dt，即波形陡峭程度)是否超过阀值并且累积电弧周期是否超过阀值来识别故障电弧电流，但是，启动电流和故障电弧电流均存在波形陡峭的特征，所以，该种AFCI检测方法和保护电路较难分辨启动电流和故障电弧电流，容易产生识别错误和误动作。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种故障电弧检测方法及保护装置，可以有效的识别故障电弧，通过复合判别逻辑可以减少设备的误动率。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

故障电弧检测方法，包括如下步骤：

(一)采集交流电同一周期内相同时间间隔的若干个相位上的电流信号值组成该周期的电流波形数据集合；

(二)间隔若干个周期或者间隔固定时间，选取一个周期的电流波形数据集合作为正常时刻的参考数据集合，更新参考参数：计算出正常时刻电流的峰值I_maxref和I_minref，电流中值I_midref以及该集合中相邻数据差的最大值ΔI_maxref；

(三)采集当前周期的电流波形数据：计算出集合中电流的峰值I_max和I_min；计算出集合中相邻数据差的最大值ΔI_max；计算出集合中满足|I-I_midref |＜η₁的数据的个数N，其中，η₁为给定阀值；

(四)若当前周期满足以下条件之一则指示为故障电弧周期：

I、I_maxref-I_max＞η₂或者I_min-I_minref＞η₂，并且N＞η₃；

II、I_maxref-I_max＞η₂或者I_min-I_minref＞η₂，并且ΔI_max-ΔI_maxref＞η₄；

III、|(I_max+I_min)-2I_midref|＞η₅，并且N＞η₃；

IV、|(I_max+I_min)-2I_midref |＞η₅，并且ΔI_max-ΔI_maxref＞η₄；

其中，η₂、η₃、η₄、η₅为给定阀值。

(五)若连续M个周期指示为故障电弧周期，并且M＞η₆，则指示为故障电弧，其中，η₆为给定阀值。