[发明专利]光伏系统故障电弧检测方法

摘要

本发明公开了一种混合二次型时频分布特征和自适应乘积函数分析的光伏系统故障电弧检测方法，通过局部均值分解分析电流信号，选取某一阶乘积函数作为特征量；通过二次型时频分布分析电流信号，在有效指示故障电弧发生的频段中选取多个频率分量作为另一组特征量。由实时极差法处理多组特征值获得实时极差值输入至极限学习机，通过极限学习机的输出值来判断是否存在故障电弧，最终依据设定触发标准发出切断信号。本发明选取的特征量能准确发现故障电弧，明显区分故障电弧发生前后的本质差异，极限学习机能快速、准确地判断多种负载工况条件下的故障电弧，及时切断故障电弧支路，与现有直流故障电弧检测技术相比，具有适用范围广、拓展性强等优点。

主权项

1.一种混合二次型时频分布特征和自适应乘积函数分析的光伏系统故障电弧检测方法，其特征在于：该光伏系统故障电弧混合检测方法包括以下步骤：1)按照设定的时间段TS对电流信号进行采样，经小波去噪处理后，转至步骤2)；2)通过局部均值分解获得电流信号的多个乘积函数，选取能指示故障电弧发生时刻的某一阶乘积函数，作为判断故障电弧的一组特征值，记为Si，i表示当前时间段的计数值；对所述电流信号进行二次型时频分布分析，选取多个能反映故障电弧特征的频率分量对应的幅值，作为另一组特征值，记为fji，j＝1,2,3…n，n表示选取的频率分量个数，n>1，转至步骤3)；3)通过实时极差法处理两组特征值得到相应的实时极差值，作为极限学习机的输入，转至步骤4)；4)通过识别当前时间段下的光伏系统状态，极限学习机输出相应的值：判断光伏系统内存在故障电弧时，极限学习机输出1；判断光伏系统正常运行时，极限学习机输出0，转至步骤5)；5)判断故障电弧信号的累积识别结果是否达到切断触发标准，若满足切断触发标准，判定光伏系统内发生故障电弧；若不满足切断触发标准，判定光伏系统正常运行，返回步骤1)对下一时间段的电流信号进行分析；采用局部均值分解对电流信号进行分析时，获得电流信号上包络函数、下包络函数的方法为对电流信号的局部极大值点、局部极小值点进行三次样条插值；获得电流的纯调频信号的迭代次数设定原则为：当1‑Δe≤a1(r+1)(t)≤1+Δe时终止迭代过程，其中，ɑ1(r+1)(t)为第r+1次迭代的包络估计函数，Δe的取值范围为0.001～0.01；选取作为故障电弧检测特征量的乘积函数的原则为：能以尖峰形式准确指示故障电弧发生的时间段，且以幅值波动形式显示故障电弧燃烧阶段与系统正常运行阶段的差异；实时极差法包括以下步骤：其中，S_i表示当前时间段下对局部均值分解获得的电流信号的乘积函数的选取结果，即特征量S在当前时间段的值，表示相应的实时极差值；m表示从电流信号分析开始的第一个时间段至当前时间段的时间段个数；f_ji表示当前时间段下在二次型时频分布分析后选取的第j个频率分量下的幅值，即特征量f_j在当前时间段的值，表示相应的实时极差值。