故障电弧检测方法

摘要

本发明公开了一种能有效提高故障电弧的辨别和判定准确性的故障电弧检测方法，以电弧的普遍特征为基础，通过采集每周期的电流数据来分析电流波形是否存在零休、正负半周不对称、周期性不明显，以及是否含有丰富的高频谐波这些特征，来判断是否发生了电弧故障，相对于现有技术，可以提高对故障电弧判断的准确性和精度，减少了AFCI产品的误动率。

主权项

一种故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集交流电一个周期的电流值，得到离散的若干个电流值；2)计算出该周期内若干个电流值当中在0附近的值的个数，来表征该周期的电流是否存在平肩部，得到表示0附近点个数的参数N，所述N通过下述公式获得：上述函数的含义是计算一个220V/50Hz交流电周期内的采样数值中满足平肩部特性的采样点总数，根据以1600Hz的采样频率采集家用220V/50Hz交流电一个周期的电流值，得到离散的32个电流值，记为I₀、I₁、......、I₃₁，组成该周期的电流波形数据集合；计算出一个周期内的32个电流值当中在0附近的值的个数，来表征该周期的电流是否存在平肩部，函数中的Z_k是平肩部特性的函数，函数的表达式为：Z_k＝1,|I_k|<0.5且|I_k–I_k+1|<0.05；Z_k＝0,其他；函数中k是从0到31的整数，I_k表示每个点对应的电流值，|I_k|<0.5,表示当前采集点的电流幅度值小于0.5，|I_k–I_k+1|<0.05表示当前采集点的电流幅度值与下一点的电流幅度值的差值小于0.05，I_k+1表示下一采集点的电流幅值，当满足|I_k|<0.5和|I_k–I_k+1|<0.05两个充分必要条件，Z_k的值为1，否则Z_k的值为0；通过计算该周期电流的平均值来判断该周期电流的正负半周是否对称，得到表征电流正负半周是否对称的参数I_avr，所述I_avr通过下述公式获得：；通过对比相邻两个周期的电流值来判断当前电流波形是否失去周期性，得到表征电流周期性的参数I_per，所述I_per通过下述公式获得：；对采集到的若干数据点进行FFT变换(快速傅里叶变换)，FFT变换采用hanning窗(升余弦窗)加窗处理，以提高测量精度，通过FFT变换得到电流波形中各次谐波的含量，最终算出电流波形的畸变率I_x，以此来判断电流波形中所含高次谐波是否超标；3)依次将所得四个参数与对应阈值进行比较，将每个对比结果按对应系数累加到表征电弧故障的参数F_v，包括以下步骤：a、F_v值清零；b、将参数N同阈值β₁比较，若N＞β₁，则将N值乘以系数n₁计入电弧故障参数F_v；若N＜β₁，则该次判断不计入F_v；c、类似上述步骤，依次将参数I_avr、I_per、I_x与对应阈值β₂、β₃、β₄相比较，若大于阈值则乘以相应系数n₂、n₃、n₄计入电弧故障参数F_v，小于则不计入，得到F_v；4)将F_v与阈值β₅比较，若大于阈值，则该周期记为故障周期，在表征故障周期数的参数C_f中加1；5)重复步骤1)至步骤3)，若F_v依然大于阈值，即连续两个周期均为故障周期，则C_f再加1；否则C_f清零；6)若电流连续8个周期均判断为故障周期，即C_f可以累加至8，则判定电流产生电弧故障；以上阈值β₁、β₂、β₃、β₄、β₅以及系数n₁、n₂、n₃、n₄均为给定值。