[发明专利]一种基于随机共振的直流故障电弧诊断方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于随机共振的直流故障电弧诊断方法及装置，装置包括滤波控制模块，滤波控制模块分别连接采样模块、信号处理模块和通讯模块，信号处理模块还连接通讯模块和脱扣模块，所述故障诊断装置通过通讯模块接收参数设定系统发送的参数。装置的故障诊断方法利用随机共振方法对实时采集的系统电流信号进行滤波预处理，对滤波电流进行多种时频特征计算，利用机器学习分类器融合所得的多特征量组，用以检测直流故障电弧的发生，选用随直流故障电弧位置变化而呈现差异的检测特征进行故障选线。本发明解决了现有直流故障电弧检测装置无法检测存在于强系统噪声干扰条件下特征不明显的直流故障电弧、以及选择性缺失引发后期运维不便的问题。

技术领域

本发明属于直流系统电气故障诊断技术领域，涉及一种基于随机共振的直流故障电弧诊断方法，本发明还涉及一种基于随机共振的直流故障电弧诊断装置，以提升直流系统故障电弧检测的可靠性并降低后期排除故障的运维难度，进而保障直流系统稳定、安全、经济输出运行。

背景技术

短路和过载等因素会造成系统电流升高，引发线路发热、绝缘损坏等问题，严重时会触发电气火灾。这类电流因素的检测技术较为成熟，可以有效地避免此类情况。而由电气电路接触不良、线路内部损坏和接地故障等原因造成的故障电弧尽管会使得系统电流下降，但其放电自持过程中释放的大量热量仍旧会引发电气火灾，使得特征不显著的故障电弧成为当下电力系统保护研究的热点问题。

故障电弧发生后，其所具有的弧光、弧声以及电磁辐射等物理特性从无到有，能够较好地避免系统暂态影响，不过这种检测方法仅限于小范围的密闭直流系统如电动汽车直流供电系统、开关柜等。为拓展检测方法的应用范围，基于电气信号变化的故障电弧检测方法得到了更多关注和广泛研究。面对复杂多样的故障电弧和系统暂态干扰，现有研究提出从多特征提取的角度全方位获取直流故障电弧特征，进而避免单一特征难以覆盖全部的故障电弧和系统暂态工况。与此同时，机器学习方式的引入大幅缩短了合理阈值的统计学获取过程，能有效避免直流故障电弧检测装置出现拒动与误动现象，使得直流系统减少频繁误动带来的停运损失。然而，过高的故障电弧特征量组维度会引发维数灾难，导致机器学习过拟合和算法计算复杂等问题。更为急迫的是，存在于强系统噪声干扰条件下的不明显直流故障电弧特征难以准确提取，致使直流故障电弧保护装置失效而引发电气火灾。

故障电弧在直流系统中被检测到后，故障电弧发生位置的准确获取成为直流系统能否快速恢复正常运行的关键问题。由于故障后保护设备将很快切除故障线路，所获有限长的故障数据增加了故障定位难度。无论是基于电弧物理特性和电气特性，直流故障电弧定位技术均涉及多个传感器或并联电容的投入与摆放问题，多种信号的准确捕获与分析决定定位精度。实现故障电弧定位的另一种思路是采用诸如扩展频谱时域反射法注入信号，通过检测反射信号的用时判断电弧发生位置。然而，现有的这些直流故障电弧定位技术无法直接利用检测技术的硬件装置和算法架构，不利于直流故障电弧诊断装置的经济性和实用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于随机共振的直流故障电弧诊断装置，解决了现有直流故障电弧检测装置无法检测存在于强系统噪声干扰条件下特征不明显的直流故障电弧、以及选择性缺失引发后期运维不便的问题。

本发明的目的是还提供一种基于随机共振的直流故障电弧诊断装置的故障诊断方法。本发明所采用的技术方案是，一种基于随机共振的直流故障电弧诊断装置，包括滤波控制模块，滤波控制模块分别连接采样模块、信号处理模块和通讯模块，信号处理模块还连接通讯模块和脱扣模块，所述故障电弧诊断装置通过通讯模块接收参数设定系统发送的参数。

本发明采用的第一种技术方案的特点还在于，

采样模块包括能够获取包含直流分量的电流传感器及与该电流传感器对应的调理电路。

滤波控制模块用于实现输入电流信号的随机共振滤波处理功能。

参数设定系统包括随机共振参数优化模块、检测/定位时频特征量优化模块、检测/定位机器学习分类器模型优化模块。