CN106199347A - 基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法,包括以下步骤：系统初始化并进行上电；在线路中接上零序电流互感器用于采集其零序电流；MCU对所述零序电流进行检测，当检测到出现电流波形时，对电流特征值进行提取，否则进行下一次的零序电流采集；将电流特征值与干扰指纹库进行比对，当电流特征值匹配时，MCU判断所述零序电流为干扰信号并继续进行下一次的零序电流采集；否则若特征不匹配MCU判断其为故障电弧信号并转到下一步；MCU控制线路上的断路器断开。本发明还涉及一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测装置。本发明避免了对大量负载正常工作波形的采集处理从而减少工作量且对硬件电路要求不会太苛刻。

Description

基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法及检测装置
技术领域
本发明涉及一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法及检测装置。
背景技术
现有的故障电弧检测方法主要存在以下几点缺陷：
(1)、漏判断：在多个负载串并联的综合负载回路中，若额定功率较小的支路发生故障电弧，其故障信号往往很小以至于湮没在正常信号中，造成检测装置的漏判断。
(2)、检测判据单一易造成误判断：申请号：200510033926.1公开了“故障电弧检测方法及其保护电路”的专利，通过对电路电流的采样和处理来判断电弧的发生从而脱扣电路进行保护，其能对实际线路中出现的断续电弧进行检测识别，但是由于只是检测电流的波形，而诸如非线性负载正常工作时存在类似故障电弧的波形，利用该方法则存在检测装置的误判断问题。
(3)、产生新的噪声污染降低判断准确率：申请号：201210119783.6公开了“一种低压故障电弧检测方法”专利，通过监测线路电流高次谐波占有率变化特征是否具有周期性及发生频率作为故障电弧判据，可实时检测故障电弧的发生并能较好的区分正常开断以及开关电源负载等的干扰而发生的误动作。但是该方法在硬件电路中对高低频信号进行了分离，容易产生新的噪声污染从而降低判断的准确率。
(4)、检测方法复杂、对硬件电路要求较高：申请号：201310376133.4公开了“基于小波变换和时域混合特征的交流故障电弧检测方法”专利，通过对电流信号进行时域和小波变换特征值计算，将两者的特征值作为收敛的BP神经网络的输入，而其输出值作为故障电弧的判据。该方法适用范围广、控制精度高，但也较为复杂且对硬件电路要求较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法及检测装置，避免了对大量负载正常工作波形的采集处理从而减少工作量且对硬件电路要求不会太苛刻。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法,其特征在于,包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化并进行上电；
步骤S2：将火线零线一起串接进零序电流互感器，采集其零序电流；
步骤S3：MCU对所述零序电流进行检测，当检测到电流波形时，对电流特征值进行提取，否则回到步骤S2进行下一次的零序电流采集；
步骤S4：将步骤S3得到的电流特征值与干扰指纹库进行比对，当电流特征值匹配时，MCU判断所述零序电流为干扰信号并回到步骤S2进行下一次的零序电流采集；
否则判断为故障电弧信号并转到步骤S5；
步骤S5：MCU控制线路上的断路器断开。
进一步的，所述步骤S5的具体步骤为：MCU对驱动电路发出驱动信号，驱动电路驱动脱扣机构对断路器执行脱扣动作，断路器断开。
一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测装置，其特征在于：包括设置于线路上的零序电流互感器，所述零序电流互感器与MCU连接，所述MCU经驱动电路与脱扣机构连接，所述脱口机构与设置于线路上的断路器连接用于控制所述断路器的闭合与断开。
进一步的，所述线路上还设置有用于产生电弧的电弧发生器。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的检测方法相对简单，对硬件电路要求不太苛刻、且可以实时监测到小电流信号，有效解决系统漏判断、误判断的问题，主要用途为各种家用电器负载故障电弧的检测，从而保护电路防止电气火灾的发生。
附图说明
图1是本发明的方法流程体。
图2是本发明一实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法,其特征在于,包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化并进行上电；
步骤S2：将火线零线一起串接进零序电流互感器，采集其零序电流；
步骤S3：MCU对所述零序电流进行检测，当检测到电流波形时，对电流特征值进行提取，否则回到步骤S2进行下一次的零序电流采集；
步骤S4：将步骤S3得到的电流特征值与干扰指纹库进行比对，当电流特征值匹配时，MCU判断所述零序电流为干扰信号并回到步骤S2进行下一次的零序电流采集；
否则判断为故障电弧信号并转到步骤S5；
步骤S5：MCU控制线路上的断路器断开，具体步骤为：MCU对驱动电路发出驱动信号，驱动电路驱动脱扣机构对断路器执行脱扣动作，断路器断开。
请参照图2，本发明还提供一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测装置，其特征在于：包括设置于线路上的零序电流互感器，所述零序电流互感器与MCU连接，所述MCU经驱动电路与脱扣机构连接，所述脱口机构与设置于线路上的断路器连接用于控制所述断路器的闭合与断开，防止实验中出现的意外过电流等事件带来的安全问题。
进一步的，所述线路上还设置有用于产生电弧的电弧发生器，所述电弧发生器为根据UL1699标准制作的起弧装置，图中的负载端通过在线路中串接排插以此可以接各种负载。
值得一提的是，所述干扰指纹库是在对大量负载进行零序电流检测的基础上建立的，其涵盖了日常生活中各种家用电器负载，可以有效保证试验的准确性；经实验，大部分负载正常工作时并检测不到零序电流信号，少数串励电机类负载如手电钻正常工作时则会有零序电流信号。原因如下：串励电机在换向时，换向元件中的电流以极快的速度变化，由于电枢绕组本身是一个具有铁芯的电感线圈，其电流的变化将引起磁通的变化，根据电磁感应定律，必然会在换向元件中产生电抗电势，电抗电势的方向应是阻碍换向元件内电流变化的方向，它的能量被储存。当电刷脱离前一个换向片向后一个换向片滑动时，电机绕组在换向元件储存的磁场能量会从电刷向后一个换向片不断地释放出来，形成多次拉弧，也就是形成火花放电从而产生电磁干扰。电磁干扰会在线路中产生共模电流从而零序电流互感器能将其检测出来。由于此信号区别于故障信号故被称为干扰信号。此外，当线路中发生故障电弧时，由于其为高频电磁能量，表现为高频宽带群脉冲，也会在线路中产生较大的共模电流信号。以上对大量负载进行的干扰指纹库建立，实际工作量并不是很大，只需对少量负载如手电钻正常工作时的电流信号进行收集处理即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法,其特征在于,包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化并进行上电；
步骤S2：将火线零线一起串接进零序电流互感器，采集其零序电流；
步骤S3：MCU对所述零序电流进行检测，当检测到电流波形时，对电流特征值进行提取，否则回到步骤S2进行下一次的零序电流采集；
步骤S4：将步骤S3得到的电流特征值与干扰指纹库进行比对，当电流特征值匹配时，MCU判断所述零序电流为干扰信号并回到步骤S2进行下一次的零序电流采集；
否则判断为故障电弧信号并转到步骤S5；
步骤S5：MCU控制线路上的断路器断开。
2.根据权利要求1所述的基于干扰指纹识别的故障电弧检测方法,其特征在于：所述步骤S5的具体步骤为：MCU对驱动电路发出驱动信号，驱动电路驱动脱扣机构对断路器执行脱扣动作，断路器断开。
3.一种基于干扰指纹识别的故障电弧检测装置，其特征在于：包括设置于线路上的零序电流互感器，所述零序电流互感器与MCU连接，所述MCU经驱动电路与脱扣机构连接，所述脱口机构与设置于线路上的断路器连接用于控制所述断路器的闭合与断开。
4.根据权利要求3所述的基于干扰指纹识别的故障电弧检测装置，其特征在于：所述线路上还设置有用于产生电弧的电弧发生器。
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Granted publication date: 20190222

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