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基于脉冲极性特征分布谱图的直流 电弧故障检测及定位方法

阅读：652发布：2020-05-11

专利汇可以提供基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法，包括以下步骤：1)在直流配电网系统中的各支路上并联耦合电容；2)在直流配电网系统中不同位置处产生串联型或者并联型电弧故障，检测各支路电容的电流，然后对各支路电容的电流进行离散小波变换，得不同位置及故障类型的电容电流频谱范围；3)根据不同位置及故障类型的电容电流频谱范围和电容电流脉冲极性绘制成特征分布谱图；4)当待处理系统产生电弧故障时，获取待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息，再利用特征分布谱图确定待处理系统的电弧故障类型及位置，该方法能够对电力系统的直流电弧故障进行检测及定位。，下面是基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在直流配电网系统中的各支路上并联耦合电容；
2)在直流配电网系统中不同位置处产生串联型或者并联型电弧故障，检测各支路电容的电流，然后对各支路电容的电流进行离散小波变换，得不同位置及故障类型的电容电流频谱范围；
3)根据不同位置及故障类型的电容电流频谱范围和电容电流脉冲极性绘制成特征分布谱图；
4)当待处理系统产生电弧故障时，获取待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息，再根据待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息利用步骤3)绘制的特征分布谱图确定待处理系统的电弧故障类型及位置。
2.根据权利要求1所述的基于脉冲极性特征分布谱图的电弧故障检测及定位方法，其特征在于，步骤2)中利用霍尔电流传感器检测各支路电容的电流。
3.根据权利要求1所述的基于脉冲极性特征分布谱图的电弧故障检测及定位方法，其特征在于，步骤4)中当待处理系统产生电弧故障时，则对待处理系统的电容电流进行DWT分析，得待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息。

说明书全文

基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法

技术领域

[0001] 本发明属于故障诊断领域，涉及一种基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法。

背景技术

[0002] 在直流配电网系统中，受环境及运行条件的影响，接触元件在机械振动下发生金属接头松动、直流供电线路长期运行下产生绝缘老化等原因，都可能引发直流放电。直流与交流放电不同，一旦直流放电发展为电弧，由于其电流没有过零点而难以熄灭，用于交流电弧故障检测和控制的方法不能直接应用于直流电弧故障。直流电弧烧蚀接触元件最终导致连接失效，其燃烧产生的高温同时会引燃周围非阻燃材料，发生连锁反应而导致大规模起火甚至爆炸，对设备安全运行造成严重威胁，因此需开发一种直流电弧故障的检测和定位方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法，该方法能够对电力系统的直流电弧故障进行检测及定位。

[0004] 为达到上述目的，本发明所述的基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法包括以下步骤：

[0005] 1)在直流配电网系统中的各支路上并联耦合电容；

[0006] 2)在直流配电网系统中不同位置处产生串联型或者并联型电弧故障，检测各支路电容的电流，然后对各支路电容的电流进行离散小波变换(DWT)，得不同位置及故障类型的电容电流频谱范围；

[0007] 3)根据不同位置及故障类型的电容电流频谱范围和电容电流脉冲极性绘制成特征分布谱图；

[0008] 4)当待处理系统产生电弧故障时，获取待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息，再根据待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息利用步骤3)绘制的特征分布谱图确定待处理系统的电弧故障类型及位置。

[0009] 步骤2)中利用霍尔电流传感器检测各支路电容的电流。

[0010] 步骤4)中当待处理系统产生电弧故障时，则对待处理系统的电容电流进行DWT分析，得待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息。

[0011] 本发明具有以下有益效果：

[0012] 本发明所述的基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法在具体操作时，根据直流配电网系统中不同位置处产生不同类型电弧故障时的电容电流频谱及电容电流脉冲极性绘制特征分布谱图；当待处理系统发生故障时，即可根据待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息对照特征分布谱图判断故障类型和位置，以达到故障检测和定位的目的。附图说明

[0013] 图1为实施例一中光伏系统的接线图；

[0014] 图2为组件串间并联型电弧故障(故障点⑧)电容电流波形图；

[0015] 图3a为组件间(故障点④)串联型电弧故障电容CP电流DWT结果图；

[0016] 图3b为组件间(故障点④)串联型电弧故障电容C1电流DWT结果图；

[0017] 图3c为组件间(故障点④)串联型电弧故障电容C2电流DWT结果图；

[0018] 图3d为组件间(故障点④)串联型电弧故障电容CL电流DWT结果图；

[0019] 图3e为组件间(故障点④)串联型电弧故障电容CB电流DWT结果图；

[0020] 图4a为故障点①串联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0021] 图4b为故障点②串联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0022] 图4c为故障点③串联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0023] 图4d为故障点④串联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0024] 图4e为故障点⑤串联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0025] 图4f为故障点⑥串联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0026] 图4g为故障点⑦并联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0027] 图4h为故障点⑧并联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0028] 图4i为故障点⑨并联型电弧电容电流频谱和脉冲极性谱图；

[0029] 图4j为负载开关操作电容电流频谱和脉冲极性谱图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

[0031] 本发明所述的基于脉冲极性特征分布谱图的直流电弧故障检测及定位方法包括以下步骤：

[0032] 1)在直流配电网系统中的各支路上并联耦合电容；

[0033] 2)在直流配电网系统中不同位置处产生串联型或者并联型电弧故障，检测各支路电容的电流，然后对各支路电容的电流进行离散小波变换，得不同位置及故障类型的电容电流频谱范围；

[0034] 3)根据不同位置及故障类型的电容电流频谱范围和电容电流脉冲极性绘制成特征分布谱图；

[0035] 4)当待处理系统产生电弧故障时，获取待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息，再根据待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息利用步骤3)绘制的特征分布谱图确定待处理系统的电弧故障类型及位置。

[0036] 步骤2)中利用霍尔电流传感器检测各支路电容的电流。

[0037] 步骤4)中当待处理系统产生电弧故障时，则对待处理系统的电容电流进行DWT分析，得待处理系统中各支路电容电流频谱分布范围及电流脉冲极性信息。

[0038] 实施例一

[0039] 在直流配电网系统中的各支路上并联电容，以光伏系统为例，如图1所示；利用霍尔电流传感器采集耦合电容电流，当直流配电网系统中出现电弧故障时，相应支路及其邻近支路耦合电容产生高频电流脉冲，如图2所示；利用离散小波变换(DWT)处理电容电流，得各电容电流小波变换频谱图，如图3a至图3e所示；将直流配电网系统中不同位置产生的串联型或并联型电弧故障、开关操作，各电容电流频率和脉冲极性绘制于图4a至图j，图4a至图j中上半部分表示电容电流脉冲的极性为正，下半部分表示电容电流脉冲的极性为负，y轴表示频率范围，分布在0-4.9kHz内的柱状图表示在故障/操作发生时，电容电流幅值产生突变，但其DWT分析结果并没有反应出相应变化。这一步即获得电容电流频率和脉冲极性特征分布谱图，不同故障位置和类型的电容电流可以通过试验的方法获得，也可以通过仿真的方法获得。建立电弧故障电容电流频率和脉冲极性特征分布谱图之后，当系统中发生故障时，对各电容电流进行DWT分析，将电容电流频谱范围和脉冲极性与已有特征分布谱图进行对比，即可推断故障类型和位置。

[0040] 本发明可以推广到更大规模的光伏系统中，且不限于图1所示光伏系统。

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