串联故障电弧预警系统及其检测方法

摘要

本发明提供的串联故障电弧预警系统，包括电源电路、电流互感器、电流感测电路、信号调理电路、电压过零比较电路、微处理器和故障输出电路。电流互感器、电流感测电路、信号调理电路与微处理器依次相连，电压过零比较电路和故障输出电路分别与微处理器相连，电流互感器采集电网中的电流信号，经过电流感测电路将电流信号转化为电压信号，再经过信号调理电路输入微处理器，电压过零比较电路输出电压过零脉冲信号至微处理器。本发明还提供了串联电弧故障的检测方法。其优点在于：由于采样后直接对信号在时域上进行处理，省去了复杂的傅氏变换，可以准确区分故障电弧与正常波形，节省了计算时间，可以采用更为经济的微处理器来实现串联故障电弧检测，检测可靠、有效，为工作人员提供及时有效的预警信息。

主权项

1.一种串联故障电弧预警系统，包括电源电路(1)、电流互感器(CT)、电流感测电路(2)和信号调理电路(3)，其特征在于：还包括微处理器(5)、故障输出电路(6)以及与电网相连的电压过零比较电路(4)，所述电流互感器(CT)、电流感测电路(2)、信号调理电路(3)与所述微处理器(5)依次相连，所述电压过零比较电路(4)和故障输出电路(6)分别与所述微处理器(5)相连，所述电流互感器(CT)采集电网中的电流信号，经过所述电流感测电路(2)将电流信号转化为电压信号，再经过所述信号调理电路(3)输入所述微处理器(5)，所述电压过零比较电路(4)输出电压过零脉冲信号至所述微处理器(5)，所述微处理器(5)的控制序列执行如下步骤：步骤101，微控制器初始化；步骤102，寄存器配置，包括AD寄存器和定时器寄存器；步骤103，判断电网电压幅值从负至正过零点标志位ZeroFlag是否为0，当其为0时，执行步骤104；否则，等待，直至ZeroFlag为0；步骤104，对相邻两个周期的电流值进行差值计算，得Y_k=X2(k)-X1(k)，其中，k=1,2,…,N；步骤105，用均方根法计算系数Z的值：式中，Y_1,,Y₂，...,Y_n为相邻两周期对应的N个采样点的差值，并设置系数Z的阀值为第一阀值；步骤106，计算相邻两个Z值之间的变化率：其中，Z_n为第n个系数Z的值，Z_n+2为第n+1个系数Z的值，并设置变化率δ的阀值为第二阀值；步骤107，判断Z的值是否大于等于第一阀值Zb的值，如果大于等于Zb，执行步骤108；否则，返回步骤103；步骤108，判断δ的值是否大于等于第二阀值δb的值，如果大于等于δb，执行步骤109；否则，返回步骤103；步骤109，设置电弧事件次数的阀值为第三阀值，判断计时器是否正在计时，如果计时器正在计时，执行步骤110；否则，执行步骤111；步骤110，计数器进行加一，表示出现了一次电弧周期；步骤111，计时器开始计时，计数器进行加一；步骤112，判断计时器是否达到0.5s，如果达到0.5s，执行步骤113；否则返回步骤103；步骤113，判断计数器是否大于等于第三阀值及发生电弧次数阀值，如果大于等于第三阀值，执行步骤114；否则，执行步骤115；步骤114，输出故障电弧发生的预警消息，经所述故障输出电路(6)控制蜂鸣器响；步骤115，清计时器、计数器。