一种基于高频电流频谱分析的故障电弧检测方法

合集下载

电力系统电弧故障检测与定位方法

电力系统电弧故障检测与定位方法电力系统是现代工业社会中不可或缺的基础设施，其运行稳定性和安全性对社会的稳定发展起着关键作用。

然而，电力系统在长期运行中难免会出现各种故障，其中电弧故障是一类常见但又具有较高危险性的故障。

本文将讨论电力系统电弧故障的检测与定位方法。

电弧故障是指电流在电力系统中通过非预期的路径，形成一段可能造成火灾、设备损坏甚至人员伤亡的电弧。

电弧故障通常由以下原因引起：设备缺陷、松脱的导线和绝缘破损等。

对于电力系统运营方而言，及时检测和定位电弧故障是确保系统稳定运行和保护设备的关键任务。

在电力系统中，电弧故障往往引起电压和电流的异常波动，因此通过监测和分析电压和电流的变化可以间接识别出电弧故障的存在。

目前，常见的电弧故障检测方法有以下几种：1. 电弧光谱分析法：电弧产生的光谱特征可以通过光谱仪进行检测和分析。

由于电弧的成分和条件不同，光谱特征也会有所差异。

因此，通过光谱分析可以准确识别电弧故障的类型和位置。

2. 电弧声音检测法：电弧故障产生的电磁噪声会引起空气振动，产生特定频率的声音波。

通过声音传感器对电力设备进行实时监测，可以快速检测到电弧故障并定位。

3. 热成像检测法：电弧故障产生的高温会导致附近设备或地面的温度升高，可以通过红外热像仪进行无接触式的实时监测和定位。

4. 振动检测法：电弧故障引起的电力设备振动会产生一定的频率和振幅，通过振动传感器监测和分析，可以判断电弧故障的位置和严重程度。

以上方法各具特点，适用于不同的电弧故障检测和定位场景。

在实际应用中，常常会结合多种方法，提高故障检测的准确性和可靠性。

除了检测电弧故障，定位电弧故障也是至关重要的。

准确地定位电弧故障可以快速采取措施修复和恢复电力系统的正常运行。

定位方法多种多样，其中比较常见的有以下几种：1. 电弧故障传输线路模型法：通过建立电力系统的传输线路模型，结合电弧故障波形信号，利用数学算法计算电弧故障的位置。

这种方法精度较高，但需要获取大量的系统参数和实时波形数据。

克鲁斯电弧跟踪原理

克鲁斯电弧跟踪原理
克鲁斯电弧跟踪（Kruetz arc tracking）是一种用于检测电气设备和电力系统中电弧故障的技术。

它的原理是基于电弧产生的高频成分和电流波形的变化。

当电气设备或电力系统中出现电弧故障时，电弧会产生高频成分，这些高频成分可以被克鲁斯电弧跟踪系统检测到。

具体来说，克鲁斯电弧跟踪系统通过监测电流波形的变化来识别电弧故障。

当电弧发生时，电流波形会出现不规则的变化，这些变化包括高频成分的出现和电流波形的不稳定。

克鲁斯电弧跟踪系统会通过对电流波形进行实时分析，识别出这些特征，从而确定电弧故障的发生。

除了电流波形的变化，克鲁斯电弧跟踪系统还可以通过其他方式来检测电弧故障，比如监测电压波形、电磁辐射和温度变化等。

这些信息的综合分析可以帮助系统准确地定位电弧故障的位置和类型。

总的来说，克鲁斯电弧跟踪的原理是通过监测电弧产生的高频成分和电流波形的变化来识别电弧故障。

它可以实时监测和定位电
气设备和电力系统中的电弧故障，有助于提高系统的安全性和可靠性。

故障电弧检测装置[实用新型专利]

专利名称：故障电弧检测装置专利类型：实用新型专利
发明人：黄瑜,韩超,向光剑
申请号：CN201620854247.4申请日：20160809
公开号：CN205941736U
公开日：
20170208
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种故障电弧检测装置，涉及电气安全消防领域。

其中的装置包括滤波整形电路和检测分析电路，滤波整形电路的输出端与检测分析电路的输入端连接；其中，滤波整形电路提取电气回路中电流的高频分量信号，并将高频分量信号发送至检测分析电路；检测分析电路提取电流的高频分量信号的尺度参数，在尺度参数大于或等于尺度阈值的情况下，确定电气回路中包含故障电弧。

该装置实现简单，能实时准确的识别出电气回路和各支路里面的故障电弧。

申请人：北京维森科技有限公司
地址：100085 北京市海淀区安宁庄西三条雅美科技园2B座218室
国籍：CN
代理机构：中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：刘剑波
更多信息请下载全文后查看。

一种故障电弧检测方法[发明专利]

专利名称：一种故障电弧检测方法
专利类型：发明专利
发明人：杨远宏,舒伟英,曾凡军,石荣磊,刘亚洲,金光哲,张文菊
申请号：CN201811617947.1
申请日：20181228
公开号：CN109946535A
公开日：
20190628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种故障电弧检测方法，应用于故障电弧探测器，在故障电弧探测器上安装存储芯片，所述故障电弧检测方法包括以下步骤：通过对负载电流和电压的A/D采样，检测出电弧的产生；在检测到电弧产生后，根据当时电压和电流的关系进行电弧特性分析得到电弧特征曲线；根据电弧特征曲线得到负载的相位角状态，判断出负载的类型，并得出电弧的产生属于正常或异常的判断；根据判断结果作出是否声光报警和控制输出的动作；实时执行上述步骤并将得到的电弧特征曲线存储到存储芯片作为判断标准；能提供更准确完善的核对数据参数，使得在进行故障电弧判断时，能有效提高故障电弧的辨别和判定准确性。

申请人：上海汇鸿智能控制系统股份有限公司
地址：201999 上海市宝山区宝杨路1800号2号楼128室
国籍：CN
代理机构：上海愉腾专利代理事务所(普通合伙)
代理人：唐海波
更多信息请下载全文后查看。

一种低压电弧故障检测的新方法

ＡＮｏｖｅｌＤｅｔｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＡｒｃｉｎｇＦａｕｌｔ
ＤＵＡＮＰｅｉ．Ｙｏｎｇ，ＺＨＯＵＦｕ，ＤＵＡＮＣｈｅｎ・Ｘｕ，ＳＨＩＪｉａ — Ｃｈｕａｎ
２０１３年第２２卷第９期
ｈｔｔｐ：Ｈｗｗｗ．ｃ・Ｓ — ａ．ｏｒｇ．ｃｎ
计算机系统应用方法①
夫，段晨旭，石嘉川
段培永，周
（山东建筑大学信息与电气工程学院，济南２５０１０１）（山东省智能建筑技术重点实验室，济南２５０１０１）
ａｒｃｎｇｉｆａｕｌｔＯｃｃｕｒｓ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅａｒｃｎｇｉｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｏｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｈｏｔｄ，ｃｕｒｒｅｎｔｉｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｏｎｌｎｅｉａｎｄｎａａｌｙｓｅｄｂｖＬａｂＶＩＥＷｎｄａｌＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｎ１．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄＣｎａａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅａｒｃｆａｕｌｔｏｎｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌｉｎｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｃｆａｕｌｔ；ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＬａｂＶＩＥＷ：ＮＴＬＡＢ：ＡＦＣＩ

故障电弧断路器如何进行故障电弧的检测和识别

故障电弧断路器如何进行故障电弧的检测和识别
家辉电气科技（深圳）-打造中国最专业故障电弧防控平台
故障电弧断路器如何进行故障电弧的检测和识别
家辉电气故障电弧断路器采用电子技术识别电弧状态，故障电弧检测是电弧故障保护的关键环节。

关于电弧及故障电弧检测的研究始于20世纪80年代末和90年代初的美国。

利用电弧放电的光、热、声和电磁等特性，主要的电弧检测及故障识别方法：
1依据电弧波形特性：通过判断电流波形导数以及累积电弧周期是否均超过设定阀值来识别电弧故障。

2依据电弧高频能量突变：故障电弧断路器通过检测电流信号高频部分的能量突变识别电弧，并通过检测电弧次数来识别电弧故障。

3采用高频小波变换：对负载电流高频取样，计算非过零离散小波系数，连同低频电流过零信号确定是否满足阈值。

4采用傅式变换：采用短时傅利叶变换分析采样信号的基波分量、奇次和偶次谐波分量的变化，提取和判断串联电弧故障特征。

5采用时频分析：故障电弧断路器基于反映电流突变的高低脉冲经延时衰减时间的差异，以高于和低于阈值的时域作为判断依据。

6采用高频信号对比：通过判断周期性产生的高频电流是否区别于正常的开关电弧，并检测频谱范围是否区别于由于电力电子器件等应用产生的普通高频谐波。

7采用弧光波长切换：故障电弧断路器将所接收到的电弧光中的紫外光变换为可见光，由光电转换器转换成触发信号。

电弧故障检测装置[实用新型专利]

(10)授权公告号 (45)授权公告日 2015.01.14C N 204101674U (21)申请号 201420317592.5(22)申请日 2014.06.13G01R 31/08(2006.01)(73)专利权人益而益(集团)有限公司地址201703 上海市青浦区沪青平公路2933弄1号(72)发明人李成力(74)专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人郑立柱(54)实用新型名称电弧故障检测装置(57)摘要本实用新型提供了一种电弧故障检测装置，包括：电弧检测单元，其用于检测供电通路上的电弧，并输出第一信号；电弧处理单元，其耦接至电弧检测单元，用于基于接收到的第一信号产生能够表征电弧故障的第二信号；至少一个储能滤波单元，其设置在检测装置的输入端与负载之间的供电通路中，用于对由负载所造成的干扰信号进行滤除。

本实用新型通过在电弧故障检测装置中采用储能滤波单元，消除了用电器对供电通路所造成的干扰，避免了因电弧检测电路将干扰信号识别为电弧故障信号而造成的误脱扣，并且维护了电网的质量。

(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利权利要求书1页说明书5页附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页说明书5页附图2页(10)授权公告号CN 204101674 U1.一种电弧故障检测装置，其特征在于，包括：电弧检测单元，其用于检测供电通路上的电弧，并输出第一信号；电弧处理单元，其耦接至所述电弧检测单元，用于基于接收到的所述第一信号产生能够表征电弧故障的第二信号；至少一个储能滤波单元，其设置在所述检测装置的输入端与负载之间的供电通路中，用于对由电源和/或所述负载所造成的干扰信号进行滤除。

2.如权利要求1所述的电弧故障检测装置，其特征在于，所述储能滤波单元包括至少一个电感元件和至少一个电容元件，其中，所述至少一个电感元件设置在所述供电线中的零线和/或火线上，所述至少一个电容元件并联连接在所述零线和所述火线之间。

基于机器学习方法的直流电弧故障检测

基于机器学习方法的直流电弧故障检测丁鑫;竺红卫;殷浩楠;王一闻【摘要】为了解决传统分析方法在直流供电系统中电弧故障检测的精确度不足及过程繁琐的问题,将直流电弧故障检测归为二分类问题,引入机器学习方法,通过直流电弧实验得到正常状态和电弧状态的数据,从时域中提取电流均值等4个特征,从频域中提取高频分量标准差等3个特征.利用提取到的特征对支持向量机(SVM)进行训练,利用求解得到的模型对测试数据集进行分类,分类准确率为94.483%.结果证明:所提方法能有效检测直流电弧故障,提高故障检测精度,且步骤精简,易于推广.%In order to solve the problems that in direct current(DC)power supply system,accuracy of arc fault detection is insufficient and the process is tedious with the traditional analysis method. The DC arc fault detection is classified into two classification problems while the machine learning method is used. The data of normal state and arc fault state are obtained by DC arc experiment. Extract four features from time domain,including the average current and so on. At the same time,extract three characteristics from frequency domain,such as standard deviation of high frequency component,etc. By training support vector machine(SVM)using the extracted features above,classification model is obtained. The accuracy of classification of the test data set by the model is 94. 483%,the result proves that this method can be used to detect DC arc fault effectively,improve detection precision,and can be popularized easily because of simple steps.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】5页(P123-127)【关键词】直流电弧;故障检测;特征提取;机器学习;支持向量机【作者】丁鑫;竺红卫;殷浩楠;王一闻【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310000;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310000;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310000;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310000【正文语种】中文【中图分类】TP391;TM501.2直流电源广泛应用于航天器的供电系统[1]、汽车的电气系统[2]，这些电力电子系统也是发生直流电弧故障的重灾区[3]，如果不能及时检测并排除故障，直流电弧将危害电源系统和控制系统，严重时还会引发火灾。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｐｒｍｅｅｆｄｔｃｉｇｆｕｔａｃｉｌｔｎｒｓｌｓｏｅｈｔｔｅｍｅｈｄｃｕｄｓｃｅｓｕｌｘｒｃｈｐｃｒｍａａｔｒｏｅｅｔａｌｒ．Ｓｍｕａｉｅｕｔｈｗｄｔａｈｔｏｏｌｕｃｓｆｌｅｔａｔｔｅｓｅｔｎｏｙｕ
低压电器（００＿）２１１９￣
・研究与分析・
一
种基于高频电流频谱分析的故障电弧检测方法米
马征，张国钢，柯春俊７０４１０９）
（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安
摘
要：出了一种基于ＦＴ及数学形态滤波的用于故障电弧检测的电流频谱特提Ｆ
统、ＲＯＢ的ＡＣＧａｄＳｓｍ故障电弧ＡＣＮＡＢＲｕｒｙｔｅ
ＲｏｏｋｏｌｗｓｃｌｕａｅｙＦ丁．ｔｅｐｌｉｇｍａｈｍａｉａｒｈｌｇｃｌｉｅｏｔｅｓｅｔｕｏｔｉｅｙｇｗｓｉｉａａｃｌｔｄｂＦｃｈｎａｐｙｎｔｅｔｌｍｏｐｏｏｉａｆｔｒｔｈｐｃｒｍｂａｎｄｂｃｌＦ丌ｔｘｒｃｈｏｔｕｎｈｒｃｅｓｉｓｏｅｓｇａｏｃｎｔｃｉｅｖｃｏｉｈｗｓａｈｈｒｃｅｓｉｏｅｔｔｔｅｃｎｏｒａｄｃａａｔｒｔｆｔｉｎｌｏｓｒｔｅｇｎｅｔｒｗｈｃａｓｔｅｃａａｔｒｔａｉｃｈｔｕｉｃ
０引言
在楼宇、电、家汽车、飞机等领域内，都一定程度地存在着故障电弧威胁。由于电弧的能量大，对设备、员的危害很大，是目前的熔断器、人但断路器等保护装置只能对过流、短路等情况进行检ｉｔｇＵｉｓｙＸ ’ｎ７０４，Ｃｉａａｏｅｉ
Ａｂｓｒｃ：ＡｕｒｅｐｃｒｍｅｔｒｘｒｃｉｎｍｅｈｏｏａｔａｃｄｔｃｉｎｂａｅｎｔａｔＦｒｅｒｎ — ｔａｔｃｒｎｔｓｅｔｕｆａｕｅｅｔａｔｏｔｄｆｒｆｕｌｒｅｅｔｏｓｄｏｈｅｆｓｏｕｒｔａｓｉ
ＡｅｈｏｆＦａｔＡｒｔｃｉｎｓｄｏｐｅｔａＭｔｄｏｕｌｃＤｅｅｔｏＢａｅｎＳｃｒｌＡｎａｙｉｆｌｓｓｏ
Ｈｉｈ— ｅｕｎｙＣｕｒｎｔｇＦｒｑｅｃｒｅ
ＭｈｎＡＺｅｇ，ＺＡＧＧｏａｇＫｈｎｎＨＮｕｇｎ，ＥＣｕｊｕ（ｔｅＫｙＬｂｒｔｙｏＥｅｔｃｌｎｕａｏｎｏｅｑｉｍｎ，ＳａｅａｏａｏｆｌｒａＩｓｌｉａｄＰｗｒｕｐｅｔｔｒｃｉｔｎＥ
马征（９７）１８～，
征提取方法。利用罗氏线圈和触发电路采集故障电弧引起的高频电流，然后进行ＦＴＦ和数学形态滤波处理，提取出信号频谱的轮廓特征构造特征向量作为识别故障电弧的特征参数。仿真结果表明，该方法能有效提取出故障电弧电流的频谱特征，满足实时性
测和保护，能起到对电弧检测和保护的作用。不
红外线接受器以及回路天线来检测电弧放电时的
噪声、热量以及电磁辐射等特性，设计了一种电弧
检测装置，该装置利用安装在４个不同位置的
ＰＭ来定位电弧发生的位置。利用电弧的光效Ｚ应，国外开发出了弧光检测与保护系统，德国如Ｍｏｌｒ司用于低压开关柜的故障电弧保护系ｅｅ公ｌ
ｃａａｔｒｓｉｓｏａｌａｃ，ｍｅｔｎｈｅａｆｒｌｔｍｅｈｒｃｅｔｆｆｕｔｒｉｃｅｉｇｔｅｄｍｎｄｏｅａ—ｉ．Ｋｅｙｗｏｒｓ：ｆｌｒｄａｕｔａｃ；ｓｃｔａｌａｐｅｒｎａｌｓｓ；ｆｓｕｒｅｒｓｏｍ；ｍａｈｅａｉａｏｒｏｌｇｙｆｌｅｉｙｉａｔＦｏｉｒｔａｎｆｒｔｍｔｃｌｍｐｈｏｔｒｎｇｉ
ｆｒ（ＦｏｍＦＴ）ａｇｒｈａｄｍａｈｍａｉａｒｈｌｇｉｅｓｐｏｏｅ．Ｔｅｈｇ — ｅｕｎｙｃｒｅｔｃｌｃｅｙｌｏｉｍｎｔｅｔｌｍｏｐｏｏｙｆｔｒｗａｒｐｓｄｈｉｈｆｑｅｃｕｒｎｏｌｔｄｂｔｃｌｒｅ
要求。关键词：障电弧；频谱分析；速傅里叶变换：学形态滤波故快数
男，士研究生，硕从
事电器智能化理论与技术的研究。
中图分类号：Ｍ５１３文献标志码：Ｔ０．Ａ文章编号：１０－５１２１）９０１－３０１３（０００－００５０