CN113125913A - 一种电弧故障检测方法、装置及直流电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电弧故障检测方法、装置及直流电器。其中，该方法包括：根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障；在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，所述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。通过本发明，能够排除直流电器自身工作状态切换产生的干扰，提高电弧故障检测的准确性。

Description

一种电弧故障检测方法、装置及直流电器

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种电弧故障检测方法、装置及直流电器。

背景技术

随着能源互联网技术及其示范应用日渐成熟，新能源光伏、储能设备向分布式方向发展，电器设备不断向节能、智能化升级，局域的直流供用电系统作为一种新的解决方案，已应用于市政路灯、数据中心等场景，并且在海岛供电、建筑配电领域具有广阔的应用场景。直流电器作为直流供用电系统的重要组成部分，其直接影响着直流供电的可行性。

直流电器电路接触不良或故障处产生直流电弧，由其发展而来的持续高温电离气体便会释放出大量热量，可能引起火灾等事故，影响电气设备的安全可靠运行。由于直流电流没有过零点，直流电弧一旦产生很难自行熄灭，相比于交流电弧具有更大的危害。加之，直流供用电系统中组成部件较为多样复杂，如光伏、风电、储能、直流电器等。不同的直流电器在电弧故障时表现出不同的电流时频域特征，由于直流电器自身工作状态切换，例如启动、停止或换档时表现出的电流时频域特征变化与发生直流电弧时类似，因此，在直流电器自身工作状态切换产生的干扰下，难以实现直流电弧的准确检测。

针对现有技术中在直流电器自身工作状态切换产生的干扰下，难以实现直流电弧的准确检测问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种电弧故障检测方法、装置及直流电器，以解决现有技术中在直流电器自身工作状态切换产生的干扰下，难以实现直流电弧的准确检测的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电弧故障检测方法，该方法包括：

根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障；

在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，所述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。

进一步地，根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，包括：

对所述采样电流的预设频段进行傅里叶分析，获得时频域特征量；其中，所述时频域特征量包括时域波动量和频域谐波分量；

判断所述时域波动量大于或等于第一预设阈值，且所述频域谐波分量大于或等于第二预设阈值是否成立；

如果是，则判定发生电弧故障；

如果否，则判定未发生电弧故障。

进一步地，所述第一预设阈值和/或所述第二预设阈值随所述直流电器的使用时间变化；其中，所述使用时间越长，所述第一预设阈值和/或所述第二预设阈值越小。

进一步地，对所述采样电流进行傅里叶分析之前，所述方法还包括：

获取所述直流电器的工作电流频率；

根据所述工作电流频率确定所述预设频段；其中，所述直流电器的工作电流频率位于所述预设频段内。

进一步地，在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确，包括：

检测所述直流电器是否发生了工作状态切换；

如果是，则将所述采样电流的波形与所述参考波形进行比对并判断相似度是否大于或等于第三预设阈值；如果是，则确定所述判断结果不准确；如果否，则确定所述判断结果准确，输出所述判断结果；

如果否，则直接确定判断结果准确，输出所述判断结果。

进一步地，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确后，所述方法还包括：

如果所述判断结果准确，则输出所述判断结果；

如果所述判断结果不准确，则触发根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障。

进一步地，在确定所述判断结果准确后，所述方法还包括：

存储当前的时频域特征量，以便于下一次进行故障判断时，直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障。

进一步地，直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障，包括：

判断存储的时频域特征量中，是否存在与当前的采样电流的时频域特征量一致的时频域特征量；

如果是，则判定发生电弧故障。

进一步地，根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，还包括：

对直流电器的电流进行预设次数的采样，获得相应的采样电流；

判断每个采样电流对应的判断结果是否均为发生电弧故障；

如果是，确定最终结果为发生电弧故障。

本发明还提供一种电弧故障检测装置，该装置包括：

第一检测模块，用于根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障；

第二检测模块，用于在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，所述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。

本发明还提供一种直流电器，包括上述电弧故障检测装置。

进一步地，所述直流电器至少包括以下其中之一：电饭煲、照明灯、电磁炉、直流冰箱、直流风扇、直流咖啡机、直流洗碗机、直流空调。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述电弧故障方法。

应用本发明的技术方案，首先通过直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和直流电器工作状态切换时的产生的参考波形确定判断结果是否准确，能够排除直流电器自身工作状态切换产生的干扰，提高电弧故障检测的准确性。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电弧故障检测方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的电磁炉的发生电弧故障时的电流波形；

图3为根据本发明实施例的电磁炉换档时的电流波形；

图4为根据本发明实施例的直流冰箱发生电弧故障时的电流波形；

图5为根据本发明实施例的直流风扇发生电弧故障时的电流波形；

图6为根据本发明另一实施例的电弧故障检测方法的流程图；

图7为根据本发明实施例的出场设置的流程图；

图8为根据本发明实施例的电弧故障检测装置的结构图；

图9为根据本发明另一实施例的电弧故障检测装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述预设阈值，但这些预设阈值不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同预设阈值区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设阈值也可以被称为第二预设阈值，类似地，第二预设阈值也可以被称为第一预设阈值。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种电弧故障检测方法，该方法可以应用于直流电器中，该直流电器是指由直流直接供电的电器，供电电压等级如750VDC、400VDC等，且具备电弧故障检测及保护功能。

图1为根据本发明实施例的电弧故障检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

S101，根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障。

在具体实施时，电弧故障的检测，采用分析采样电流的方式，当电弧故障发生时，会产生电流幅值减小、高频谐波分量增加、时域波形畸变和短暂的跳跃等异常现象，上述变化可以作为电弧故障的判断依据。对采样电流信号进行短时傅里叶分析(STFT)，构建相关的时频域特征量，以实现电弧故障的检测。通过时间窗函数的内积实现了原始电流信号的滤波处理，而后再进行快速傅里叶变换，进而获得STFT分析的时频面。STFT分析，可以在电弧故障发生时的时频域特征量反映为一个较大的脉冲，有利于对电弧故障发生的时刻进行有效定位，而在电弧故障发生后，检测时频域特征量相较于正常时期出现了较大的变化，可以通过电弧故障发生前后所获取的时频域特征量的值的变化区分故障状态与正常状态。

S102，在判定发生电弧故障后，根据采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，上述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。

图2为根据本发明实施例的电磁炉的发生电弧故障时的电流波形，图3为根据本发明实施例的电磁炉换档时的电流波形。其中，换档即改变电磁炉的工作功率。通过图2和图3的对比可看出，发生电弧故障时和工作状态切换时(例如换档时)的电流波形存在一定的相似之处，因此需要设计相应的电弧故障检测算法对故障状态和换档状态二者进行有效区分，避免将换档操作错误地判定为电弧故障。具体地，由于电弧故障时的电流波形与电磁炉换档时的电流波形虽然相似，但是也存在不同，因此可以在判定发生电弧故障后，可以根据采样电流的波形与工作状态切换时的波形确定判断结果是否准确，其中，工作状态切换是指启动、停机或者换档。

本实施例的电弧故障检测方法，首先通过直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，在判定发生电弧故障后，根据采样电流的波形和直流电器工作状态切换时的产生的参考波形确定判断结果是否准确，能够排除直流电器自身工作状态切换产生的干扰，提高电弧故障检测的准确性。

实施例2

本实施例提供另一种电弧故障检测方法，为了准确判别电弧故障，上述步骤S101具体可以包括：对采样电流进行傅里叶分析，获得时频域特征量；其中，时频域特征量包括时域波动量和频域谐波分量；时域波动量用于反映一定采样时间内，电流随时间的波动的情况，在具体实施时，可以通过取采样时间内的多个点，确定每个时间点的电流值后，计算平均值，然后通过计算均方差，来反映电流在采样时间内的波动情况，也可以通过计算每个时间点对应的电流值，与上述平均值之间的差值的绝对值，然后求和，来反映电流在采样时间内的波动情况。

由于仅通过电流波动量或者仅通过频域谐波分量判断是否发生电弧故障，可能具有一定的偶然性，因此，需要判断时域波动量大于或等于第一预设阈值，且频域谐波分量大于或等于第二预设阈值是否成立；如果成立，则判定发生电弧故障；如果不成立，则判定未发生电弧故障，通过电流波动量和频域谐波分量结合，能够排除偶然性因素，提高故障判断的准确性。

需要说明的是，上述第一预设阈值和第二预设阈值，可以在直流电器出厂前通过实验确定。例如通过多次实验，获取发生电弧故障时对应的电流波动量，取平均值、最小值、最大值或者出现次数最多的值，将其设置为第一预设阈值；获取发生电弧故障时对应的频域谐波分量，取平均值、最小值、最大值或者出现次数最多的值，将其设置为第二预设阈值。

图4为根据本发明实施例的直流冰箱发生电弧故障时的电流波形，图5为根据本发明实施例的直流风扇发生电弧故障时的电流波形，通过对比不难看出不同直流电器发生直流电弧时的电流波形存在差异，检测算法需要对不同直流电器的电弧故障检测保持适用性或兼容性，因此，针对不同的直流电器，应该设置不同的第一预设阈值和第二预设阈值。也就是说，对于不同直流电器，在出厂前的电弧故障的测试数据，必须应用及完善起来。

随着直流电器随着应用时间的增长，绝缘老化、端子松脱、电路故障等风险增大，发生电弧故障的风险也进一步提高，因此，需要将第一预设阈值和/或第二预设阈值调小，以提高检测灵敏度，例如可设定随使用时间变化的阈值，如直流电器最初投入使用时，第一预设阈值较设定值正偏预设量(例如比设定值大10％)，随着使用时间增长，设定值可逐渐减小，直至相对于设定值负偏预设量(例如比设定值小10％)。也就是说，为了保证检测灵敏度，第一预设阈值和/或第二预设阈值随直流电器的使用时间变化；其中，使用时间越长，第一预设阈值和/或第二预设阈值越小。

在实际应用中，不同直流电器的工作电流频率不同，基于采用单一频段进行时频域特征量的获取，可能直流电器的工作电流频率不在该预设频段内，因此，无法有效的检测出电弧故障。因此，在本实施例中，采用多频段组合的形式构建检测特征量以实现抗干扰。具体地，对采样电流进行傅里叶分析之前，该方法还包括：获取待检测的直流电器的工作电流频率；根据待检测的直流电器的工作电流频率确定上述预设频段，保证直流电器的工作电流频率在所述预设频段内，从而实现针对性的检测，提升检测准确度。

上文中提到，为了排除直流电器自身的工作状态切换(启动、停机或者换档)对检测结果的干扰，需要在判定发生电弧故障后，根据采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确，为了提高判断效率，在具体实施时，在判定发生电弧故障后，检测直流电器是否发生了工作状态切换；如果是，则可能是由于直流电器出现工作状态切换时产生的干扰，引起的误判，因此将采样电流的波形与参考波形进行比对并判断相似度是否大于或等于第三预设阈值；如果是，则表明上述判断结果确实是由于直流电器出现工作状态切换时产生的干扰引起的误判，因此，确定判断结果不准确；如果否，则表明虽然直流电器发生的工作状态切换，但是上述判定结果并不是由于直流电器工作状态切换引起的误判，因此确定判断结果准确；如果，直流电器未发生工作状态切换，则排除工作状态切换引起误判的可能性，直接确定判断结果准确。如果判断结果准确，则输出上述判断结果，以便于及时通过开关控制发生电弧故障的回路关断，避免电弧故障引发局部高温甚至火灾。如果上述判断结果不准确，则重新触发根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障。

电弧故障检出时，可以同步保存电弧故障时的时频域特征量，即时域波动量和频域谐波分量，在接下来的电弧检测过程中，可以引入直接对比法，存在相同的时频域特征量，直接判定为电弧故障，从而缩小检测时间。具体地，在确定判断结果准确后，将当前的时频域特征量存储到直流电器的存储单元中，以便于下一次进行故障判断时，直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障。在下一次直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障时，判断存储的时频域特征量中，是否存在与当前的采样电流的时频域特征量一致的时频域特征量；如果是，则直接判定发生电弧故障。其中，一致的时频域特征量是指，直上述存储单元中存在一组时频域特征量，其中的时域波动量与当前的采样电流的时域波动量相同，且其中的频域谐波分量与前的采样电流的频域谐波分量相同。

由于一次采样检测的结果可能存在偶然性，因此，在上述步骤S101中，也可以对直流电器的电流进行预设次数的采样，获得相应的采样电流；判断每个采样电流对应的判断结果是否均为发生电弧故障；如果是，确定最终结果为发生电弧故障，如果否，则确定最终结果为未发生电弧故障。

例如，为了提高检测结果的可靠性，使用多次循环检测，并在相邻两次检测中间延迟50ms，保证检测的有效性。在多次检测判定为发生电弧故障时，再最终判定发生电弧故障。需要说明的是，处于安全行考虑，电弧故障必须规定的安全时长内(例如2s)内被检测出，因此多次检测的次数不能无限增加，相邻两次检测间隔的时间也不能无限延长，需要保证最后的总的检测时间小于规定的安全时长。

图6为根据本发明另一实施例的电弧故障检测方法的流程图，如图6所示，该方法包括：

S1，初始化，令标志位Flag＝0。

S2，对直流电器进行电流采样，获得采样电流。

S3，计算时域标准差和频域谐波分量。

时域波动量用于反映一定采样时间内，电流随时间的波动的情况，在具体实施时，可以通过取采样时间内的多个点，确定每个时间点的电流值后，计算平均值，然后通过计算均方差，来反映电流在采样时间内的波动情况，也可以通过计算每个时间点对应的电流值，与上述平均值之间的差值的绝对值，然后求和，来反映电流在采样时间内的波动情况。

S4，获得时域波标准差与第一预设阈值的比较结果，以及频域谐波分量与第二预设阈值的比较结果。

由于仅通过电流波动量或者仅通过频域谐波分量判断是否发生电弧故障，可能具有一定的偶然性，因此，需要判断时域波动量大于或等于第一预设阈值，且频域谐波分量大于或等于第二预设阈值是否成立；如果是，则判定发生电弧故障；如果否，则判定未发生电弧故障，通过电流波动量和频域谐波分量结合，能够排除偶然性因素，提高故障判断的准确性。

S5，根据比较结果判断是否发生电弧故障，如果是，则执行步骤S6；如果否，则返回步骤S1。

S6，令标志位Flag＝Flag+1。

S7，判断标志位Flag＝2是否成立；如果否，则延时预设时长后，返回步骤S2；如果是，则执行步骤S8。

由于一次采样检测的结果可能存在偶然性，因此，在上述步骤S5中判定发生电弧故障后，需要修改标志位，延时预设时长(例如50s)后，再重新检测和判断一次。需要说明的是，本实施例中，循环检测的次数设定为两次，因此，当Flag＝2时，执行步骤S8。

S8，判断直流电器是否执行了启动、停机及调档操作；如果是，则执行步骤S9，如果否，则执行步骤S11。

S9，判断当前的电流波形与启动、停机及调档状态下的电流波形的相似度是否大于第三预设阈值；如果是，则执行步骤S10后，返回步骤S1；如果否，则执行步骤S11。

S10，确定上述故障检测结果不准确，输出判定结果为未发生电弧故障。

S11，确定上述故障检测结果准确，输出该检测结果，同时存储当前的时域标准差和频域特征值。

在上述步骤S9中，需要调用启动、停机及调档状态下的电流波形，即参考波形，该参考波形为出厂设置时存储到直流设备的控制芯片中的，图7为根据本发明实施例的出场设置的流程图，如图7所示，具体包括：

S01，载入工作状态清单。其中，工作状态包括启动、停机和换档。

S02，对应存储启动、停机、调档时的电流波形。通过直流电器出厂存储的工作状态清单载入，建立直流电器背景噪声库，即存储启动、停机及调档时的电流波形。

S03，存储模拟电弧故障时，确定的第一预设阈值和第二预设阈值。

实施例3

本实施例提供一种电弧故障检测装置，图8为根据本发明实施例的电弧故障检测装置的结构图，如图8所示，该装置包括：

第一检测模块10，用于根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障。

在具体实施时，电弧故障的检测，采用分析采样电流的方式，当电弧故障发生时，会产生电流幅值减小、高频谐波分量增加、时域波形畸变和短暂的跳跃等异常现象，上述变化可以作为电弧故障的判断依据。对采样电流信号进行短时傅里叶分析(STFT)，构建相关的时频域特征量，以实现电弧故障的检测。通过时间窗函数的内积实现了原始电流信号的滤波处理，而后再进行快速傅里叶变换，进而获得STFT分析的时频面。STFT分析，可以在电弧故障发生时的时频域特征量反映为一个较大的脉冲，有利于对电弧故障发生的时刻进行有效定位，而在电弧故障发生后，检测时频域特征量相较于正常时期出现了较大的变化，可以通过电弧故障发生前后所获取的时频域特征量的值的变化区分故障状态与正常状态。

第二检测模块20，用于在判定发生电弧故障后，根据采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，上述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。

通过上文提及的图2和图3的对比可看出，发生电弧故障时和工作状态切换时(例如换档时)的电流波形存在一定的相似之处，因此需要设计相应的电弧故障检测算法对故障状态和换档状态二者进行有效区分，避免将换档操作错误地判定为电弧故障。具体地，由于电弧故障时的电流波形与电磁炉换档时的电流波形虽然相似，但是也存在不同，因此可以在判定发生电弧故障后，根据采样电流的波形与启动、停机或者换档时的波形确定判断结果是否准确。

本实施例的电弧故障检测装置，首先通过第一检测模块根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，在判定发生电弧故障后，通过第二检测模块根据采样电流的波形和直流电器工作状态切换时的产生的参考波形确定判断结果是否准确，能够排除直流电器自身工作状态切换产生的干扰，提高电弧故障检测的准确性。

实施例4

本实施例提供另一种电弧故障检测装置，图9为根据本发明另一实施例的电弧故障检测装置的结构图，如图9所示，上述第一检测模块10包括：

第一获取单元101，用于对直流电器的采样电流进行傅里叶分析，获得所述时频域特征量；其中，时频域特征量包括时域波动量和频域谐波分量；时域波动量用于反映一定采样时间内，电流随时间的波动的情况，在具体实施时，可以通过取采样时间内的多个点，确定每个时间点的电流值后，计算平均值，然后通过计算均方差，来反映电流在采样时间内的波动情况，也可以通过计算每个时间点对应的电流值，与上述平均值之间的差值的绝对值，然后求和，来反映电流在采样时间内的波动情况。

第一检测模块10还包括判断单元102，由于仅通过电流波动量或者仅通过频域谐波分量判断是否发生电弧故障，可能具有一定的偶然性，因此，判断单元102，需要判断时域波动量大于或等于第一预设阈值，且频域谐波分量大于或等于第二预设阈值是否成立，在时域波动量大于或等于第一预设阈值，且频域谐波分量大于或等于第二预设阈值成立时，判定发生电弧故障；在时域波动量大于或等于第一预设阈值，且频域谐波分量大于或等于第二预设阈值不成立时，判定未发生电弧故障。通过电流波动量和频域谐波分量结合，能够排除偶然性因素，提高故障判断的准确性。

通过上文中提及的图4和图5对比不难看出不同直流电器发生直流电弧时的电流波形存在差异，检测算法需要对不同直流电器的电弧故障检测保持适用性或兼容性，因此，针对不同的直流电器，应该设置不同的第一预设阈值和第二预设阈值。也就是说，对于不同直流电器，在出厂前的电弧故障的测试数据，必须应用及完善起来。

随着直流电器随着应用时间的增长，绝缘老化、端子松脱、电路故障等风险增大，发生电弧故障的风险也进一步提高，因此，需要将第一预设阈值和/或第二预设阈值调小，以提高检测灵敏度，例如可设定随使用时间变化的阈值，如直流电器最初投入使用时，第一预设阈值较设定值正偏预设量(例如比设定值大10％)，随着使用时间增长，设定值可逐渐减小，直至相对于设定值负偏预设量(例如比设定值小10％)。因此，上述第一检测模块10还包括：修正单元103，用于根据使用时间修正上述第一预设阈值和/或第二预设阈值；其中，使用时间越长，第一预设阈值和/或第二预设阈值越小。

在实际应用中，不同直流电器的工作电流频率不同，基于采用单一频段进行时频域特征量的构建，可能无法针对不同工作电流频率的直流电器进行有效的电弧故障检测。因此，在本实施例中，采用多频段组合的形式构建检测特征量以实现抗干扰。具体地，上述第一检测模块10还包括：第二获取单元104，用于获取待检测的直流电器的工作电流频率；频段确定单元105，用于根据待检测的直流电器的工作电流频率确定进行傅里叶分析时所针对的频段，从而实现针对性的检测，提升检测准确度。

上文中提到，为了排除直流电器自身的工作状态切换(例如启动、停机或者换档)对检测结果的干扰，需要在判定发生电弧故障后，根据采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确，为了提高判断效率，在具体实施时，上述第二检测模块20包括：检测单元201，用于在判定发生电弧故障后，检测直流电器是否发生了工作状态切换；第一确定单元202，用于在检测到直流电器发生了工作状态切换时，将采样电流的波形与参考波形进行比对并判断相似度是否大于或等于第三预设阈值；如果是，则表明上述判断结果确实是由于直流电器出现工作状态切换时产生的干扰引起的误判，因此，确定判断结果不准确；如果否，则表明虽然直流电器发生的工作状态切换，但是上述判定结果并不是由于直流电器工作状态切换引起的误判，因此确定判断结果准确；第二确定单元203，用于在直流电器未发生工作状态切换时，排除工作状态切换引起误判的可能性，直接确定判断结果准确，第一确定单元202和第二确定单元203还用于在确定判断结果准确后，输出上述判断结果，便于及时通过开关控制发生电弧故障的回路关断，避免电弧故障引发局部高温甚至火灾。如果上述判断结果不准确，则第一检测模块10重新根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障。

电弧故障检出时，同步保存电弧故障时的时频域特征量，在接下来的电弧检测过程中，可以引入直接对比法，存在相同的时频域特征量，直接判定为电弧故障，从而缩小检测时间。因此，具体实施时，上述第二检测模块20还包括：存储单元204，用于在在确定判断结果准确，输出判断结果的同时，存储当前的时频域特征量，以便于下一次进行故障判断时，直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障。上述第一检测模块10还包括第二判断单元106，用于判断存储的时频域特征量中，是否存在与当前的采样电流的时频域特征量一致的时频域特征量；在是的情况下，直接判定发生电弧故障。

由于一次采样检测的结果可能存在偶然性，因此，上述获取单元101也可以对直流电器的电流进行预设次数的采样，获得相应的采样电流；判断单元102还用于判断每个采样电流对应的判断结果是否均为发生电弧故障；如果是，确定最终结果为发生电弧故障。

例如，为了提高检测结果的可靠性，使用多次循环检测，并在相邻两次检测中间延迟50ms，保证检测的有效性。在多次检测判定为发生电弧故障时，再最终判定发生电弧故障。需要说明的是，处于安全行考虑，电弧故障必须规定的安全时长内(例如2s)内被检测出，因此多次检测的次数不能无限增加，相邻两次检测间隔的时间也不能无限延长，需要保证最后的总的检测时间小于规定的安全时长。

实施例5

本实施例提供一种直流电器，包括上述实施例中的电弧故障检测装置，该电弧故障检测装置可以设置在直流电器的直流插头或直流适配器中，用于提高电弧故障检测的准确性，进而保证整个直流电器运行的可靠性。在本实施例中，上述直流电器至少包括以下其中之一：电饭煲、照明灯、电磁炉、直流冰箱、直流风扇、直流咖啡机、直流洗碗机、直流空调。

实施例6

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述电弧故障检测方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种电弧故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障；

在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，所述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，包括：

对所述采样电流的预设频段进行傅里叶分析，获得时频域特征量；其中，所述时频域特征量包括时域波动量和频域谐波分量；

判断所述时域波动量大于或等于第一预设阈值，且所述频域谐波分量大于或等于第二预设阈值是否成立；

如果是，则判定发生电弧故障；

如果否，则判定未发生电弧故障。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值和/或所述第二预设阈值随所述直流电器的使用时间变化；其中，所述使用时间越长，所述第一预设阈值和/或所述第二预设阈值越小。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述采样电流进行傅里叶分析之前，所述方法还包括：

获取所述直流电器的工作电流频率；

根据所述工作电流频率确定所述预设频段；其中，所述直流电器的工作电流频率位于所述预设频段内。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确，包括：

检测所述直流电器是否发生了工作状态切换；

如果是，则将所述采样电流的波形与所述参考波形进行比对并判断相似度是否大于或等于第三预设阈值；如果是，则确定所述判断结果不准确；如果否，则确定所述判断结果准确；

如果否，则直接确定判断结果准确。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确后，所述方法还包括：

如果所述判断结果准确，则输出所述判断结果；

如果所述判断结果不准确，则触发根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述判断结果准确后，所述方法还包括：

存储当前的时频域特征量，以便于下一次进行故障判断时，直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，直接根据存储的时频域特征量判断是否发生电弧故障，包括：

判断存储的时频域特征量中，是否存在与当前的采样电流的时频域特征量一致的时频域特征量；

如果是，则判定发生电弧故障。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障，还包括：

对直流电器的电流进行预设次数的采样，获得相应的采样电流；

判断每个采样电流对应的判断结果是否均为发生电弧故障；

如果是，确定最终结果为发生电弧故障。

10.一种电弧故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

第一检测模块，用于根据直流电器的采样电流判断是否发生电弧故障；

第二检测模块，用于在判定发生电弧故障后，根据所述采样电流的波形和参考波形确定判断结果是否准确；其中，所述参考波形为直流电器发生工作状态切换时的电流波形。

11.一种直流电器，其特征在于，包括权利要求9所述的电弧故障检测装置。

12.根据权利要求11所述的直流电器，其特征在于，所述直流电器至少包括以下其中之一：电饭煲、照明灯、电磁炉、直流冰箱、直流风扇、直流咖啡机、直流洗碗机、直流空调。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的方法。

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