[发明专利]一种交流故障电弧检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，特别涉及一种交流故障电弧检测方法及其装置。

背景技术

现有的交流故障检测方法存在如下缺点及不足：

(1)、漏判断：在多个负载串并联的综合负载回路中，若额定功率较小的支路发生故障电弧，其故障电弧信号往往很小以至于淹没在正常信号中，导致不能检测到故障信号，造成检测装置的漏判断。

(2)、误判断：当前研究故障电弧的主流方法为检测线路中电流的“零休现象”，当发生电弧故障时，电流波形发生畸变，电流有明显的“零休现象”，采用时域小波变换和FFT频谱分析可以提取故障信号，可以对电弧进行辨识，但存在非线性负载检测辨识能力不足问题，当非线性类型负载被施加正弦交流电压时,对于非线性负载正常工作也会出现类似的“零休现象”，以及感性负载启动瞬间引起的大脉冲，都会使检测装置造成一定的误判断。

(3)、检测方法单一：申请号：201610016192.4公开了“一种基于差值计算方式的故障电弧检测方法及其保护装置”专利，通过对正常状态电信号差值与故障状态电信号差值进行比较，若超出设定阈值，则判定故障电弧存在，这样的单一的阈值检测往往容易出现漏判或者误判。

(4)、检测方法复杂、对硬件电路要求较高：申请号：201310376133.4公开了“基于小波变换和时域混合特征的交流故障电弧检测方法”专利，通过对电流信号进行时域和小波变换特征值计算，将两者的特征值作为收敛的BP神经网络的输入，而其输出值作为故障电弧的判据。该方法适用范围广、控制精度高，但也较为复杂且对硬件电路要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交流故障电弧检测方法及其装置，本发明解决了交流故障电弧的误判、漏判断问题，且该方法对硬件电路要求低，有效的降低了成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种交流故障电弧检测方法，通过将火线、零线一并穿进电流互感器采集电磁耦合信号，当支路线路发生故障电弧时，检测出线路中的电磁耦合信号，并采用四阶累积量计算得到峭度值，以表征信号陡峭程度，从而区分出正常信号与电弧故障信号。

在本发明一实施例中，该方法具体实现如下，

S1、按预定采样频率通过电流互感器对火线零线线路中的电磁耦合信号实时采集，得到实时信号序列x(t)；

S2、设置每隔预定时间对x(t)进行高阶累积量统计，计算其四阶累积量峭度值；计算方式如下：

设x(t)为平稳随机信号，且x₁＝x(t),x₂＝x(t+τ₁),…x_k＝x(t+τ_k-1)，τ_i为延时量；

随机信号x(t)的k阶矩m_k定义为：m_k(τ₁…τ_k-1)＝E[x(t)x(t+τ₁)…x(t+τ_k-1)]

随机信号x(t)的高阶累积量可以用高阶矩来表示，对于零均值信号，随机信号x(t)的四阶累积量为

c₄(τ₁,τ₂,τ₃)＝m₄(τ₁,τ₂,τ₃)-m₂(τ₁)·m₂(τ₃-τ₂)-m₂(τ₂)·m₂(τ₃-τ₁)-m₂(τ₃)·m₂(τ₂-τ₁)

当τ₁＝τ₂＝τ₃＝0时，由上式可得：

c₄(0,0,0)＝m₄(0,0,0)-3m₂²(0)＝E[x⁴(t)]-3{E[x²(t)]}²，即为信号的峭度，零均值随机信号x(t)的峭度定义为：

其中

其中，σ_x为标准差，N为信号长度；