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故障电弧诊断总结

研究意义:

电弧故障(Arc Fault)有并联电弧故障和串联电弧故障之分。并联电弧故障表现为电路短路,故障电流大,现有电气保护体系能对其保护;而串联电弧故障因受线路负载限制,其故障电流小,常为5~30A,甚至更低(荧光灯电弧故障电流有效值约为0.1A),以至于现有保护体系无法实现对串联电弧故障保护,是现有电气保护体系的漏洞之一,存在潜在电气安全隐患。串联电弧可分为“好弧”和“坏弧”,如电弧焊机、有刷电机工作时产生的电弧及插拔插座时产生的电弧常称为“好弧”;其他非按人类意愿或控制产生的电弧称为“坏弧”。对电弧故障进行检测时,不应将“好弧”误判为电弧故障,进而切断电源造成不必要损失。

实时准确检测串联电弧故障,并切断故障电路是避免电弧持续燃烧以至于酿成火灾等事故的有效途径。依据电弧发生时所产生的声、光、电、磁等特性,采用实验方法研究电弧特性。以电弧电、磁特征作为检测方法输入,实验研究了电弧故障,分析说明串联电弧与并联电弧,交流电弧与直流电弧之不同;在频域展开电弧特性研究,指出故障电弧特征量多集中在2-200kHz频段。随着电力电子技术发展,非线性负载增多,传统基于电弧“零休”等特性的检测方法已不能满足要求。采用AR参数模型对低压电弧故障进行检测,并给出回路识别参考矢量;采用小波熵分析电弧故障,指出若小波熵值大于0.002则可判定发生电弧故障;基于小波变换模极大值建立电弧故障神经网络模型,以实现电弧故障检测与分类。

注:输入参数的提取可以从一下三个方面:(1)负载正常工作时的电流特性;(2)开关插拔产生的正常电弧电流特性现实中我们在拔、插插头的瞬间也会产生电弧,它们持续的时间短,在瞬间就熄灭了,不连续也不影响线路中设备的正常工作,几乎不会因此产生火灾而威胁环境的安全;(3)故障电弧(接触不良)的电流特性。主要是由于线路绝缘层老化、绝缘损坏或者短路等原因而产生的电弧。这种电弧持续时间长,电弧燃烧时放出大量的热量,对周围环境存在极大的火灾安全隐患,是需要预防制止的电弧,也称为故障电弧。

一、采用高频特性的低压电弧故障识别方法(2016.6)

摘要:针对不同类型负载的电弧故障,提出一种基于小波熵的电弧故障普适性检测方法。运用小波变换提取电弧故障发生时在电流过零点附近产生的高频信号,采用该高频信号的小波熵表征电弧故障的突变信息,并利用最小二乘支持向量机对小波熵进行分类,实现对电弧故障的有效识别。

引言:电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一,传统的电弧故障检测方法多基于电弧产生的弧光、弧声、温度等物理参数,但是线路中电弧故障位置的不确定性限制了这些方法的应用。电弧电流测量的便利性使其成为电弧故障检测的理想参数。

传统电弧故障的识别方法主要基于电弧电流的谐波占有率分析法,小波提取电弧电流故障特征的时频分析法以及基于自回归模型参数的识别方法等。其局限性在于:因为电弧故障位置不确定,电弧电压无法测得;负载类型繁多且连接方式不同,难于可靠区分电弧故障与正常负载电弧。

本文运用小波分析提取电弧故障发生时电流过零点附近 1.25 MHz~2.5 MHz 的高频信号,以此高频信号的小波能量熵作为识别参数,借助支持向量机对电弧故障信号进行识别,以期获得具有适应于大多数负载及负载混联时电弧故障识别的普适性检测算法。

故障电弧诊断总结

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