CN112763858A - 故障电弧检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种故障电弧检测方法及其装置。故障电弧检测方法包括以下步骤：将设置有滤波功能的故障电弧探测器串联在待测线路中；采集故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量；对比故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量特征；判断故障电弧发生点位于故障电弧探测器的进线侧和/或出线侧。解决了电弧检测无法判断故障电弧发生位置，容易将进线侧故障电弧与出线侧故障电弧误判，对检测结果造成干扰，造成误保护动作的问题。通过在设置有滤波功能的故障电弧探测器的进线侧和出线侧采集电参量，根据电参量特征，判断故障电弧发生点位于进线侧和/或出线侧，避免故障电弧发生点位于进线侧造成的干扰，提高电弧的检测的精度。
Description
技术领域
本发明属于配电设备技术领域，具体涉及一种故障电弧检测方法及其装置。
背景技术
电弧是一种气体游离放电现象，也是一种等离子体。电弧的特点是温度很高，电流很小，持续时间短，一旦出现击穿点则会频繁出现，电弧放电时，会产生大量的热，引燃周围的易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸，线路上电弧可以分为两种，一种是正常的电弧，也即“好弧”，一种是故障电弧，也即“坏弧”。
现有的电弧检测技术检测精度较低，且容易受电网信号、负载信号，甚至电弧信号自身高频特征的干扰，经常会产生误判，不能确定电弧发生点的准确位置。例如，并不能确定线路中的故障电弧是发生在被检测点的进线侧，或者被检测点的出线侧，由于故障电弧发生点在被检测点的进线侧时，故障电弧发生点会伴随有全频段的电信号发生，随着线路扩散出去，在末端的线路上也能收到这种电磁信号，必然会影响到其他分支线路，而现有的检测手段，只能检测出线侧的故障电弧，而由于进线侧的故障电弧可能会对检测出线侧的故障电弧造成干扰，导致故障电弧误报警的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种故障电弧检测方法及其装置。
为达到上述目的，本发明提供了一种故障电弧检测方法，包括以下步骤：
将设置有滤波功能的故障电弧探测器串联在待测线路中；
采集所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量；
对比所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量特征；
判断故障电弧发生点位于所述故障电弧探测器的进线侧和/或出线侧。
可选的，所述滤波功能是指，所述故障电弧探测器上设置有电参量信号滤波电路。
可选的，所述电参量是指电流，所述电参量特征指电流波形特征。
进一步的，所述电参量波形特征包括时域特征和频域特征。
进一步的，所述故障电弧探测器的出线侧的电流波形特征强于所述进线侧的电流波形特征，所述故障电弧发生点位于所述故障电弧探测器的出线侧。
可选的，还包括
采集所述故障电弧探测器进线侧的电压特征；
观察所述电压特征的变化；
判断所述故障电弧发生点位在所述待测线路上或者在并联支路上。
所述电压特征是指电压值；
所述电压值减小，则故障电弧发生点位串联在所述待测线路上；
所述电压值不变，则故障电弧发生点位在所述并联支路上。
本发明还提供了一种故障电弧检测装置，包括故障电弧探测器、电参量互感器和分析模块；
所述故障电弧探测器上设置有滤波单元，且所述故障电弧探测器串联在所述待测线路中；
所述电参量互感器设置在所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧，所述电参量互感器用于采集所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量，所述分析模块用于对所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量的特征进行分析。
可选的，所述电参量互感器包括电流互感器和电压互感器。
可选的，所述电参量互感器与所述故障电弧探测器一体形成。
进一步的，所述故障电弧探测器包括显示屏，所述显示屏能够显示测量的电参量的数值和波形特征。
本发明提供的故障电弧检测方法及其装置，有益效果为：通过将设置有滤波功能的故障电弧探测器串联在待测线路中，由于在预设线路上存在故障电弧，故障电弧发生点可能位于故障电弧探测器的进线侧的线路上或进线侧的并联支路，可能位于故障电弧探测器的出线侧，也可能既位于进线侧也位于出线侧，而故障电弧探测器内设置有滤波功能，因此对进线侧的故障电弧信号的滤波和对出线侧的故障电弧信号的滤波差异，导致进线侧和出线侧的电参数特征不同，因此在采集进线侧和出线侧的电参数特征并对比电参数特征，实现快速判断出故障电弧发生点位于进线侧、并联支路和出线侧，避免故障电弧点位发生在进线侧的线路上或进线侧的并联支路出现的误报警的问题。
附图说明
图1为本发明实施例一提供故障电弧检测方法的流程图；
图2为本发明实施例一和二提供故障电弧检测方法的流程图；
图3为本发明实施例一和三提供一种故障电弧检测装置的示意图；
图4为本发明实施例一和三提供另一种故障电弧检测装置的示意图；
图5为本发明实施例一和四提供故障电弧检测装置的示意图。
附图标号说明：
1、故障电弧探测器；2、待测线路；3、并联支路；4、电参量互感器；11、进线侧；12、出线侧；13、故障电弧发生点；41、电流互感器；42、电压互感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的故障电弧检测方法及其装置。
实施例一
图1为本发明实施例一提供故障电弧检测方法的流程图。
如图1-5所示，本发明实施例一提供的故障电弧检测方法，包括以下步骤：
S101将设置有滤波功能的故障电弧探测器1串联在待测线路2中；
S102采集所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量；
S103对比所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量特征；
S104判断故障电弧发生点13位于所述故障电弧探测器1的进线侧11和/或者出线侧12。
其中，通过将设置有滤波功能的故障电弧探测器1串联在待测线路2中，当线路上不存在故障电弧时，故障电弧探测器1的进线端和出线端的电参量特征应该相同，但是由于在预设线路上存在故障电弧，故障电弧发生点13可能位于故障电弧探测器1的进线侧11，可能位于故障电弧探测器1的出线侧12，也可能同时位于进线侧11和出线侧12，而故障电弧探测器1内设置有滤波功能，因此对进线侧11的故障电弧的滤波和对出线侧12的故障电弧的滤波差异，导致进线侧11和出线侧12的电参数特征不同，因此在采集进线侧11和出线侧12的电参数特征并对比电参数特征，实现快速判断出故障电弧发生点13位于进线侧11和/或出线侧12，实现对故障电弧发生点13的位置进行精准确定，避免故障电弧点位发生在进线侧11出现的误报警的问题。
具体的，步骤101中，故障电弧探测器1串联在待测线路2中，可以确定待测线路2中是否存在故障电弧；在存在故障电弧信号时，通过在故障电弧探测器1内置的滤波功能，对进线侧11和出线侧12的电参量的滤波效果不同，也即故障电弧探测器1的进线侧11和/或出线侧12的电参量的特征会有不同。
其中，由于分别对进线侧11和出线侧12的电参量分别进行采集，故障电弧探测器1的进线侧11的故障电弧信号是通过回路传进来，是先通过故障电弧探测器1进线滤波，再从故障电弧探测器1出；故障电弧探测器1的出线侧12的故障电弧信号是先从故障电弧探测器1出，在通过故障电弧探测器1滤波。由于滤波可以有效降低电弧特征，所以先滤波再到出线侧，和先到出线侧再进行滤波，因此在对进线侧11和出线侧12的电参量的电弧特征进行采集时，所表现的在进线侧11、出线侧12的电弧特征会存在明显差异，因此可以判断故障电弧是位于进线侧11或者出线侧12，或者是进线侧11和出线侧12均有。
值得一提的是，滤波功能可以是在故障电弧探测器1内置硬件滤波，实现对经过故障电弧探测器1的电参量的波形特征进行过滤，实现区分进线侧11的故障电弧和出线侧12的故障电弧信号。
可选的，滤波功能是指，故障电弧探测器1上设置有电参量信号滤波电路。通过在故障电弧探测器1内置电参量信号滤波电路，实现对经过故障电弧探测器1的电参量的波形特征进行滤波，滤波效果好，且硬件滤波设置简单，设计简单，成本低。
其中，电参量信号滤波电路可以是电流和/或电压信号滤波电路，实现对对经过故障电弧探测器1的电流和电压的波形特征进行滤波，对经过故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的波形特征进行对比，实现区分进线侧11的故障电弧和出线侧12的故障电弧，进而实现判断电弧的位置。
具体的，步骤102中，采集故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参数，可以通过分别在故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12设置有电参数采集器，对进线侧11和出线侧12的电参数进行采集。
其中，采集出线侧12和进线侧11的电参数可以与故障电弧探测器1一体形成，实现装置一体化，有利于减少连接操作，提高检测效率。
具体的，步骤103中，对比进线侧11和出线侧12的电参量特征，也即进线侧11和出线侧12的故障电弧发生点13在经过具有滤波功能的故障电弧探测器1，故障电弧进线侧11和出线侧12的电参量特征是会有明显区别，因此通过对比采集的进线侧11和出线侧12的电参量，对比其电参量特征，也可判断故障电弧发生点13的具体位置。
其中，对比进线侧11和出线侧12的电参量特征，也即对比进线侧11和出线侧12的电参量的波形特征，由于故障电弧探测器1内置的滤波功能，能够对电参量的波形进行过滤处理，也即在进线侧11和出线侧12的电参量的波形特征在故障电弧探测器1的滤波功能的作用，根据波形特征有区别，即可判断故障电弧发生点13的位置。
具体的，步骤104中，判断故障电弧发生点13位于所述故障电弧探测器1的进线侧11或者出线侧12；通过对比进线侧11和出线侧12的电参量的波形特征，实现对故障电弧发生点13的快速准确判断，提高检测效果。
可选的，所述电参量是指电流，所述电参量特征指电流波形特征。
由于在故障电弧探测器1的进线侧11和/或出线侧12的故障电弧，在进线侧11和出线侧12的电流波形特征会有明显区别，因此可以通过进线侧11和出线侧12的电流波形特征来判断故障电弧发生点13的位置。
进一步的，所述电参量波形特征包括时域特征和频域特征。
通过对比进线侧11和出线侧12的电参量的波形特征的时域特征、频域特征均会有明显区别，因此可以根据上述特征的可以快速区分故障电弧发生点13在进线侧11或者出线侧12，或者是故障电弧发生点13既位于进线侧11也位于出线侧12。
其中，时域特征是指波形信号随着时间所发生的变化，频域特征是指波形信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系，均能根据其特征对电流的波形进行判断，而进线侧11和出线侧12的电流波形特征也存在明显区别。
其中，幅值特征是指波形的波峰和波谷特征，通过对比波形的波峰和波谷，及波形达到波峰、波谷的时间，实现对进线侧11和出线侧12的电流波形的幅值特征进行比较，实现判断故障电弧发生点13是在进线侧11或者出线侧12，或者是故障电弧发生点13既位于进线侧11也位于出线侧12。
进一步的，当所述故障电弧探测器1的出线侧12的电流波形特征强于所述进线侧11的电流波形特征，也即所述故障电弧发生点13位于所述故障电弧探测器1的出线侧12。
具体的，出线侧12的电流波形特征强于进线侧11的电流波形特征，则故障电弧发生点13位于出线侧12，反之，出线侧12的电流波形特征小于进线侧11的电流波形特征，则故障电弧发生点13位于进线侧11；并且在进线侧11的部分波形强于出线侧12，进线侧11的部分波形特征又弱于出线侧12，则可以判定故障电弧发生点13既出现在进线侧11又出现在出线侧12。
其中，故障电弧探测器1的进线侧11的电流波形时域特征上波形变化较剧烈，波形上升率、下降率更大，上升或者下降速度更快，波形幅值偏大；频域特征上经傅里叶变换所得的频域特征值偏大，组合波形频段更宽、幅值偏大。反之，出线侧12的电流波形相对变化较弱。
由于故障电弧探测器1的进线侧11的故障电弧信号是通过回路传进来，是先通过故障电弧探测器1进线滤波，再从故障电弧探测器1的出线侧12传出；故障电弧探测器1的出线侧12的故障电弧信号，先经过出线侧12，再通过故障电弧探测器1滤波，传输到进线侧11，因此故障电弧发生在进线侧11时，进线侧11的电流波形特征是较出线侧12的电流波形特征明显，也即进线侧11的电流波形特征强于出线侧12的电流波形特征。
其中，由于故障电弧探测器1的滤波功能相当于在待测线路2的L、N相之间搭接了引流管，部分信号通过引流管流走，也即进线侧11的电弧信号并不会全部传输至出线侧12，同样出线侧12的电弧信号也不会全部传输到进线侧11。
其中，确定故障电弧信号是在故障电弧探测器1的进线侧11或者是出线侧12，或者是故障电弧发生点13既位于进线侧11也位于出线侧12，实现进一步对故障电弧发生点13的位置进行进一步确定，提高故障电弧检测的精确和深度，保证故障电弧测量定位效果。
实施例二
图1为本发明实施例一提供故障电弧检测方法的流程图。
如图2所示，本发明实施例二提供的故障电弧检测方法，与实施例一的区别为：包括
S201将设置有滤波功能的故障电弧探测器1串联在待测线路2中；
S202采集所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量；
S203对比所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量特征；
S204判断故障电弧发生点13位于所述故障电弧探测器1的进线侧11和/或出线侧12；
S205采集所述故障电弧探测器1进线侧11的电压特征；
S206观察所述电压特征的变化；
S207判断所述故障电弧发生点13在所述待测线路2上或者在并联支路3上。
步骤201-204与步骤101-104相同，在此不再赘述。
具体的，步骤205，通过采集故障电弧测器进线侧11电压特征，实现对进线侧11的故障电弧发生点13的位置的进一步确定；由于进线侧11的故障电弧可能是在预设线路上，也可能在并联支路3上，因此通过采集进线侧11的电压特征，即可分析出进线侧11的故障电弧具体位置，实现更加精准的对故障电弧发生点13的位置进行确定。
具体的，步骤206中，通过观察电压特征的变化，实现分析进线侧11的故障电弧是在预设回路上，或者是在并联支路3上。
进一步的，步骤206中，所述电压特征是指电压值；当电压值伴随电弧信号发生而出现电压值几十伏特的减小时，则故障电弧发生点13串联在所述待测线路2上；当电压值伴随电弧信号发生而出现电压值不变，则故障电弧发生点13在所述并联支路3上。
其中，当电压值伴随电弧信号发生显著的降低时，而此时线路中电流值没有降低，或者没有增加时，则故障电弧发生点13并接在所述电弧探测器1的进线端11的所述待测线路2上，或者并联支路3中，为并联支路3中的并联电弧；通过对比进线侧11电压、电流的特征变化及同步性，可区分所述电弧探测器1的进线侧11的所述待测线路2上的电弧，还是并联支路3中的并联电弧。
当电压值伴随电弧信号发生显著的降低时，而此时所述电弧探测器1处的电流值有明显增加，则故障电弧发生点13并接在所述电弧探测器1出线端的所述待测线路2上，为出线侧的并联电弧。
其中，串联电弧指在L线上发生的虚短情况，而并联电弧是指L、N线之间发生并联电弧。
通过比较进线侧11的电压特征的电压值，由于进线侧11的并联支路3的电弧发生点的电压值与进线侧11的电压值基本相同，因此电压值不变，即可判断故障电弧发生点13位于并联支路3；由于进线侧11的串联电弧发生点的电压值对进线侧11的电压值起到一定分压，因此进线侧11的电压值会发生明显的下降，即可判断故障电弧发生点13为串联故障电弧。
实施例三
图3为本发明实施例三提供一种故障电弧检测装置的示意图；图4为本发明实施例三提供另一种故障电弧检测装置的示意图。
如图3所示，本发明实施例三提供的故障电弧检测装置：包括故障电弧探测器1、电参量互感器4和分析模块；所述故障电弧探测器1上设置有滤波单元，且所述故障电弧探测器1串联在所述待测线路2中；所述电参量互感器4设置在所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12，所述电参量互感器4用于采集所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量，所述分析模块用于对所述故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量的特征进行分析。
通过电参量互感器4采集设置有滤波单元的故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12的电参量，并通过分析模块对电参量的特征进行分析，实现对进线侧11和出线侧12的故障电弧发生点13的位置进行确定，提高检测效率。
其中，故障电弧探测器1能够首先确定待测线路2中存在故障电弧，再通过电参量互感器4用于检测故障电弧探测器1的进线侧11的电参量和出线侧12的电参量，判断故障电弧发生点13是在进线侧11或者出线侧12，或者是故障电弧发生点13既位于进线侧11也位于出线侧12。
其中，故障电弧探测器1可以是内置电弧传感器或者外置电弧传感器，内置电弧传感器使故障电弧探测器1为一个整体，更加方便携带和检测，提高使用效果；故障电弧探测器1的指示灯可以包括电源、故障和报警指示灯，在对应的情况下快速报警，提高故障电弧探测器1的使用安全性。
可选的，所述故障电弧探测器1包括显示屏，所述显示屏能够显示测量的电参量的特征。
通过在故障电弧探测器1设置有显示屏，可以实现将电参量互感器4测量的电参量的特征均显示在显示屏上。
具体的，显示屏可以设置在故障电弧探测器1的端面上，实现显示更加直观，提高使用效果。
进一步的，所述电参量互感器4包括电流互感器41。
通过将电参量互感器4包括的电流互感器41，实现对故障电弧探测器1进线侧11和出线侧12的电流特征测量，进而实现判断故障电弧发生点13位是在进线侧11或者出线侧12。
如图4所示，所述电参量互感器4与所述故障电弧探测器1一体形成。
值得一提的是，电流互感器41分别设置在故障电弧探测器1的进线侧11和出线侧12，以实现对进线侧11和出线侧12的电流特征进行采集。而且电流互感器41也可以设置在故障电弧探测器1的两端，也即故障电弧探测器1的两端分别设置有电流互感器41与故障电弧探测器1本体一体形成，而滤波单元位于故障电弧探测器1内。当然，电流互感器41也可以分别设置故障电弧探测器1外侧的进线侧11和出线侧12。
实施例四
图5为本发明实施例四提供故障电弧检测装置的示意图。
如图5所示，本发明实施例四提供的故障电弧检测装置，与实施例三的区别为：包括所述电参量互感器4包括电压互感器42。
通过在设置有电压互感器42，实现对电压互感器42采集进线侧11的电压值时，可以快速判断故障电弧发生点13位于待测线路2或者并联支路3上。
其中，电压互感器42可以在进线侧11设置，也即电压互感器42检测到的电压值用于判断进线侧11的故障电弧发生点13的位置。
综上所述，本发明提供的故障电弧检测方法及其装置，将设置有滤波功能的故障电弧探测器1串联在待测线路2中，由于在预设线路上存在故障电弧信号，故障电弧发生点13可能位于故障电弧探测器1的进线侧11或并联支路3，可能位于故障电弧探测器1的出线侧12，而故障电弧探测器1内设置有滤波功能，因此对进线侧11的故障电弧信号的滤波和对出线侧12的故障电弧信号的滤波差异，导致进线侧11和出线侧12的电参数特征对比的不同，因此在采集进线侧11和出线侧12的电参数特征并对比电参数特征，实现快速判断出故障电弧发生点13位于进线侧11、并联支路3和出线侧12，避免故障电弧点位发生在进线侧11、并联支路3出现的误报警的问题。
以上，仅为本发明的具体实施例，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明保护范围应以权利要求保护范围为准。
Claims (11)
1.一种故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将设置有滤波功能的故障电弧探测器串联在待测线路中；
采集所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量；
对比所述故障电弧探测器的进线侧和出线侧的电参量特征；
判断故障电弧发生点位于所述故障电弧探测器的进线侧和/或出线侧。
2.根据权利要求1所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述滤波功能是指，所述故障电弧探测器内设置有电参量信号滤波电路。
3.根据权利要求1所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述电参量是指电流，所述电参量特征指电流波形特征。
4.根据权利要求3所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述电参量波形特征包括时域特征和频域特征。
5.根据权利要求3所述的故障电弧检测方法，其特征在于，所述故障电弧探测器的出线侧的电流波形特征强于所述进线侧的电流波形特征，所述故障电弧发生点位于所述故障电弧探测器的出线侧。
6.根据权利要求1所述的故障电弧检测方法，其特征在于，还包括
采集所述故障电弧探测器的进线侧的电压特征；
观察所述电压特征的变化；
判断所述故障电弧发生点位在所述待测线路上或者在并联支路上。
7.根据权利要求6所述的故障电弧检测方法，其特征在于，
所述电压特征是指电压值；
所述电压值减小，则故障电弧发生点位串联在所述待测线路上；
所述电压值不变，则故障电弧发生点位在所述并联支路上。
8.一种故障电弧检测装置，其特征在于，包括故障电弧探测器(1)、电参量互感器(4)和分析模块；
所述故障电弧探测器(1)上设置有滤波单元，且所述故障电弧探测器(1)串联在所述待测线路(2)中；
所述电参量互感器(4)设置在所述故障电弧探测器(1)的进线侧和出线侧，所述电参量互感器(4)用于采集所述故障电弧探测器(1)的进线侧(11)和出线侧(12)的电参量，所述分析模块用于对所述故障电弧探测器(1)的进线侧(11)和出线侧(12)的电参量的特征进行分析。
9.根据权利要求8所述的故障电弧检测装置，其特征在于，所述电参量互感器(4)包括电流互感器(41)和电压互感器(42)。
10.根据权利要求8所述的故障电弧检测装置，其特征在于，所述电参量互感器(4)与所述故障电弧探测器(1)一体形成。
11.根据权利要求8所述的故障电弧检测装置，其特征在于，所述故障电弧探测器(1)包括显示屏，所述显示屏能够显示测量的电参量的波形和数值特征。
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