一种基于电信号的电弧起弧检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电信号的电弧起弧检测方法，属于电力系统继电保护技术领域。实时采集中压开关柜电信号，对采集到的电信号进行A/D转换、降噪处理。利用时间获取设备为采集到的电信号标定时刻。若在同一时刻，电压迅速下降，电流迅速上升，则判断该时刻为电弧起弧；对采集到的电弧在起弧阶段的零序电压信号与零序电流信号进行判断，若零序电压迅速下降，零序电流迅速上升且在暂态过程变化波动大，则判断该时刻为电弧起弧；对采集到的电压信号与零序电压信号梯度变化进行判断，若电压信号与零序电压信号梯度变化趋势相似，则判断该时刻为电弧起弧；校验电弧起弧信号，构造“或”逻辑作为电弧起弧判据，若符合逻辑，出口电弧起弧信号，否则复归。否则复归。否则复归。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电信号的电弧起弧检测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于电信号的电弧起弧检测方法，属于电力系统继电保护


技术介绍

[0002]随着城市配电网规模的扩大和电缆线路的普及，系统的容性电流增大，接地故障电弧不易熄灭，为城市配电网的安全稳定运行带来巨大挑战和压力。目前的保护装置主要针对短路故障，而接地故障发生概率远大于短路故障。国内配电网以中性点非有效接地方式为主，提高了供电可靠性，但是其接地故障电流检测困难，电弧故障不易发现，中压开关柜柜体内部环境复杂，柜内电弧更难检测。开关柜中的电弧起弧时，电弧发展很迅速，通常在10ns时间内，电弧电压从暂态击穿值显著下降，电流从“零休”状态快速上升，大约在1μs后，电弧电压和电流就已接近稳定状态。所以，在电弧起弧瞬间，其电压、电流暂态量特征很明显，方便检测，弧光保护装置应该在这个过程中动作。如果柜体已经开始燃烧，则故障就变得复杂多样，故障判别难度将大大增加。
[0003]针对这一问题，专利技术一种基于电信号电弧起弧检测方法。该方法原理是利用电弧起弧阶段产生的特定电弧电压信号、电弧电流信号、零序电压信号、零序电流信号作为判据，通过对比在起弧阶段通过对比电弧电压信号、电弧电流信号的变化趋势；电弧在起弧阶段的零序电压信号与零序电流信号变化趋势；电弧在起弧阶段的电弧电压信号与零序电压信号梯度变化趋势的相似性等作为判据，实现中压开关柜内电弧起弧阶段的精确检测，最大限度保护设备安全以及人身安全。该方法应用于新型弧光保护，在保证了速动性的同时，提高了可靠性。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于电信号电弧起弧检测方法，获取环网柜发生电弧故障初期起弧阶段的电气量，通过对起弧阶段电弧的不同电气量对比，根据判据可判断出是否为电弧故障，从而更加灵敏、快速地解决弧光故障，检测结果灵敏度高，可靠性高，有效减小财产损失，保护人身安全，从而解决目前直流线路发生高阻故障、远距离故障时无法快速、可靠、准确的动作的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于电信号的电弧起弧检测方法，具体步骤为：
[0006]Step1：实时采集中压开关柜的电信号。
[0007]Step2：对采集到的电信号进行A/D转换和降噪处理。
[0008]Step3：利用高精度时间获取设备为采集到的电信号标定时刻。
[0009]Step4：若在同一时刻，电压迅速下降，电流迅速上升，则判断该时刻为电弧起弧时刻。
[0010]Step5：对采集到的电弧在起弧阶段的零序电压信号与零序电流信号进行判断，若零序电压迅速下降，零序电流迅速上升且在暂态过程变化波动大，则判断该时刻为电弧起
弧。
[0011]Step6：对采集到的电压信号与零序电压信号梯度变化进行判断，若电压信号与零序电压信号梯度变化趋势相似，则判断该时刻为电弧起弧。
[0012]Step7：校验电弧起弧信号，构造“或”逻辑作为电弧起弧判据，若符合逻辑，出口电弧起弧信号，否则复归。
[0013]进一步的，所述Step1中，通过录波装置对开关柜的电弧进行电信号的实时采集，采集的电信号包括电压，电流，零序电压，零序电流。并通过录波装置存储处理电弧各阶段的电流电压数据。连接试验测量回路、电压互感器(PT)、电流互感器(CT)测量端连接故障电弧接地线，输出端分别连接录波器UA1、IA2模拟通道。
[0014]进一步的，所述Step2中，在采集电信号时，录波装置的采样率设置为100K。所采集到的电信号不能直接进行分析，还需要对采集到的电信号进行A/D转换、降噪处理。
[0015]进一步的，所述Step3中，高精度时间获取设备包括GPS/北斗等能获取符合时间校验条件的其他时间获取设备。使用高精度时间获取设备为采集到的电压信号，电流信号，零序电压信号，零序电流信号标定时刻。
[0016]进一步的，所述Step4中，电压下降、电流上升以采集到的连续时间序列的电压、电流的差分来体现，差分包括：前差、后差、中心差。
[0017]进一步的，所述Step5中，零序电流暂态过程波动以电流变化梯度表征。
[0018]进一步的，所述Step7中，“或”逻辑表示满足Step4
‑
Step6至少任一个，即可判定为电弧起弧。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、本专利技术使用电弧起弧阶段的电信号作为判断依据，与传统电弧故障的判据相比，该专利技术的保护速度更快；本专利技术将电弧起弧阶段产生的特定电弧电压信号、电弧电流信号、零序电压信号、零序电流信号作为判据，通过三种判别方法同时进行，大大提高了该专利技术的速动性。
[0021]2、本专利技术仅使用内部电弧故障信号的弧光电信号作为判据，该装置结构简单，成本较低，实用性强，可靠性能得到充分保证，复杂性降低。不易受光信号的影响而产生误动、误判，大大提高了准确性与实用性。
[0022]3、相比于其他保护方法，该专利技术关注于柜体内部电弧故障的物理原理，通过对电弧起弧阶段电信号的特征段进行分析，对电弧故障精准判别，避免了瞬时故障引起频繁动作，提高了电弧故障确认能力及故障保护装置的速动性，进而提高了电力系统的可靠程度；相比于其他保护方法，本专利技术可配置于各种情景下的中压环网开关柜。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在没有实施创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例中故障电弧PSCAD仿真电路图；
[0025]图2是本专利技术实施例中所使用的故障电弧试验台实物图；
[0026]图3是本专利技术实施例中所使用高速相机拍到的起弧瞬间照片；
[0027]图4是本专利技术实施例中起弧及实验装置原理图；
[0028]图5是本专利技术实施例中所做试验使用的电弧试验环境调节装置原理图；
[0029]图6是本专利技术Step 2中电弧起弧阶段电压突变波形；
[0030]图7是本专利技术Step 2中电弧起弧阶段电弧电压突变及衰变波形；
[0031]图8是本专利技术Step 2中电弧起弧阶段电弧电流突变及衰变波形；
[0032]图9是本专利技术Step 4中电弧起弧阶段电弧零序电压突变波形；
[0033]图10是本专利技术Step 4中电弧起弧阶段电弧零序电流突变波形；
[0034]图11是本专利技术所实施流程图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]本专利技术先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电信号的电弧起弧检测方法，其特征在于：Step1：实时采集中压开关柜的电信号；Step2：对采集到的电信号进行A/D转换和降噪处理；Step3：利用高精度时间获取设备为采集到的电信号标定时刻；Step4：若在同一时刻，电压迅速下降，电流迅速上升，则判断该时刻为电弧起弧时刻；Step5：对采集到的电弧在起弧阶段的零序电压信号与零序电流信号进行判断，若零序电压迅速下降，零序电流迅速上升且在暂态过程变化波动大，则判断该时刻为电弧起弧；Step6：对采集到的电压信号与零序电压信号梯度变化进行判断，若电压信号与零序电压信号梯度变化趋势相似，则判断该时刻为电弧起弧；Step7：校验电弧起弧信号，构造“或”逻辑作为电弧起弧判据，若符合逻辑，出口电弧起弧信号，否则复归。2.根据权利要求1所述的基于电信号的电弧起弧检测方法，其特征在于：所述Step1中，通过录波装置对开关柜的电弧进行电信号的采集，以及存...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，董俊，邵重阳，黄华林，侯炜，杨建平，丁心志，李瑞桂，刘瑞，唐玉涛，韩一鸣，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：