[发明专利]单相接地故障电弧的建模方法及装置

权利要求书

1.一种单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，实时对被监测配电线路进行电气量记录，所述电气量包括三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，且电气量的每周采样点数不低于256点；

步骤2，检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则返回步骤1；

步骤3，存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据，所述燃弧结束指的是连续3个周波未检测到弧光信号强度低于所设定的阈值或零序电压有效值低于10V；

步骤4，根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模：

U(n)＝ kI(n)^xg^y                             (1)

其中，U(n)为零序电压，x和y为常数，I(n)为流过电弧的电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数。

2.根据权利要求1所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，在步骤2中，采用弧光信号传感器检测燃弧弧光信号。

3.根据权利要求1所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述的三相电压，用来判断故障相；所述判断故障相的具体方法为故障期间有效值最小的相电压所属相为故障相。

4.根据权利要求3所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述的三相电流，根据故障相的相电流的有效值判断xy的取值，当故障相相电流有效值大于5kA时，取x为0.15，y为0.5；当故障相相电流有效值小于等于5kA时，取x为0.2，y为0.47，其中故障相相电流有效值为使用故障前3个周波数据的计算值。

5.根据权利要求1所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述的零序电流，用来求取流过电弧的电流，所述求取流过电弧的电流的具体方法为流过电弧的电流为零序电流的三倍。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的单相接地故障电弧的建模方法，其特征在于，所述燃弧的电弧长度g和系数k的确定过程为：

将零序电压U(n)和零序电流I(n)的瞬时值代入公式(1)中，求取g(n)和k(n)；

取g(n)和k(n)在燃弧期间的均值作为最终系数。

7.一种单相接地故障电弧的建模装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于实时对被监测配电线路进行电气量记录，所述电气量包括三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，且电气量的每周采样点数不低于256点；

弧光接地故障检测模块，用于检测燃弧弧光信号，如果燃弧弧光信号强度大于所设定的阈值且零序电压有效值超过25V时，认为发生单相弧光接地故障，记录时间并继续实时检测弧光信号，否则数据采集模块继续实时对被监测配电线路进行电气量记录；

数据存储模块，用于存储单相弧光接地故障发生前5ms至燃弧结束的电气量数据，所述燃弧结束指的是连续3个周波未检测到弧光信号强度低于所设定的阈值或零序电压有效值低于10V；

电弧模型建立模块，用于根据燃弧过程中记录的电气量数据进行建模：

U(n)＝ kI(n)^xg^y                             (1)

其中，U(n)为零序电压，x和y为常数，I(n)为流过电弧的电流，g为燃弧的电弧长度，k为系数，n为燃弧期间的数据采样点序列数。

8.根据权利要求7所述的单相接地故障电弧的建模装置，其特征在于，所述弧光接地故障检测模块通过弧光信号传感器检测燃弧弧光信号。