[发明专利]一种交流电弧频域检测方法

说明书

本发明属于电气系统安全技术领域，涉及一种交流电弧频域检测方法。包括如下步骤：步骤一，以某一采样率fs采样交流电流波形，取半周期上N个采样点的幅值，按“半周期反平移”方法将所取半周期扩展为包括2*N个采样点的整周期；步骤二，对步骤一中得到的整周期波形进行N‑FFT点的FFT分析，FFT分析点数大于等于2*N；步骤三，计算步骤二中FFT分析得到的第7次至第25次谐波之间的各频率点的能量含量之和占谐波总能量的百分比；步骤四，若步骤三中计算得到的能量百分比大于设定阈值，则判断发生了电弧事件，所述的阀值为0.0085‑0.015；若100ms内电弧事件发生达到8次，则认为发生了电弧故障。提供了一种具有广泛适用性的交流电弧频域检测方法。

技术领域

本发明属于电气系统安全技术领域，涉及一种交流电弧频域检测方法。

背景技术

航空电缆相当于飞机的动脉和神经网络，航空电缆的可靠性对于飞机来说至关重要。而航空电缆上产生的故障电弧是影响其可靠性的重要因素，线路的损坏或连接故障都有可能引起电弧故障。电弧的温度很高，电弧放电时会产生大量的热，因此较小电流等级下产生的电弧就足以引发火灾。传统的固态功率控制器的过流和短路保护的功能并不能保护电弧事件，因此将电弧检测的功能集成到SSPC中具有极大的意义。

电弧的发生是以半周期为单位的。美国航空电弧故障断路器标准“SAE AS5692”规定，对于航空单相115V400Hz线路，电弧的检测应当以电弧电流半周期为单位，并且以100ms内检测到8次半周期电弧为电弧故障判据。许多文献分析了交流电弧电流的频域特征并提取了检测判据，为故障电弧检测和保护技术的研究奠定了理论基础，但都是以整周期或更长的数据段为单位进行频谱变换和分析，因此所得的特征无法准确反映出电弧半周特征，并不适于作为电弧半周检测的频域特征判据。如文献“航空交流故障电弧特性的研究，低压电器，2011,Vol 2,p19-23”中对含有电弧的电流整周期的频域特征进行了分析，得出以电弧电流直流分量、3次谐波分量和高频分量(10-50kHz) 变化来识别故障电弧的结论。文献“串联型故障电弧信号的研究与诊断，刘华”则对连续50个周期进行FFT变换并在此基础上进行特征分析。

专利“CN201510377279交流固态功率控制器快速电弧故障检测数据预处理方法”提出的对采样得到的半周期序列进行“半周期反平移”法可以对半周期进行整周期延拓并且能够保留电弧的半周期的特征。这种方法是电弧的半周期频域特征分析与检测判据形的一个基础。“半周期反平移”的实施方法如下：

假设新构造的N点周期的电流数据为Awhole＝a[1]～a[N]，前N/2个点，即Aformer＝a[1]～a[N/2]为实际电流采集数据，则构造的后N/2个点，即Alatter＝a[N/2+1]～a[N]满足式下式：