CN113690863A - 一种分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的系统，包括：信号采集模块，配置成分别采集配电装置输出侧和用电设备输入侧的电压信息和电流信息；信号传输模块，配置成从信号采集模块接收电压信息和电流信息；控制装置，配置成从信号传输模块接收电压信息和电流信息，基于电压信息和电流信息来检测隐蔽故障，并且在检测到隐蔽故障的情况下提供故障隔离保护指令和故障定位信息；以及保护装置，配置成从控制装置接收故障隔离保护指令以断开故障线缆实现故障隔离。此外，本发明还提供了一种用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的方法。通过本发明，能够及时检测和隔离分布式电气系统的隐蔽故障，提高安全性并且降低运营成本。

Description

一种分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离系统及方法
技术领域
本发明涉及电气系统，更具体地，涉及用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的系统和方法。
背景技术
现有飞机的故障检测和隔离通常都是对强电流故障的隔离，检测位置通常位于供电侧，在发电机端和汇流条端进行过流保护，保障飞机供电安全。机载设备分布在全机不同的位置，而安装了汇流条和保护装置的配电盘箱则通常安装在电子设备舱。在配电盘箱和设备之间，需要沿机身布置数千根长数十米的线缆，以为机载设备提供电功率。对于机上的大量线缆，当前只有强电流故障(例如，短路故障)才能被汇流条端的强电流保护装置识别和隔离。对于由于线缆老化、松脱等原因导致的隐蔽故障，当前飞机并没有有效的检测和隔离手段。考虑到飞机上大温差、强振动、高辐射、高湿度、易腐蚀的环境特点，线缆的绝缘层老化破损和接插件松脱均会给飞机带来潜在的风险，影响飞行安全。
线缆老化、磨损、连接器接触不良等电气系统隐蔽故障通常在发生电弧的情况下才会对产品、电路的安全造成影响，因此，当前民用的隐蔽故障检测主要关注点在于电弧的检测，检测方法主要包括两方面：基于声光效应的物理特性检测和基于电场的电特性检测。
基于声光效应的物理特性检测通常应用于类似机柜的密闭小空间，基于故障发生时产生的物理特性，采用光敏元器件等对电弧产生的声光效应进行检测。该方案对于密闭货柜较为有效，但针对机上开阔且复杂的环境并不适用。
基于电场的电特性检测通常是基于故障发生时回路的电压、电流、磁场变化，提出的时频域电弧检测方法。该方法通常是对供电侧的电压、电流等进行检测，通过和一个预设的值进行对比或者通过对时域特性或者对频谱进行分析来判断出现电弧现象时电路上的瞬态变化，比照发生电弧时电场的变化特点来判断电路中是否出现故障。该方法针对特定种类的电弧故障较为有效，但并不能识别全部的故障，且虚警率高，如果采用这种方案，在给机组带来了额外负担的同时，对于飞机的安全性改善有限，因此，目前为止尚未批准类似的方法应用于飞机上。
现有的隐蔽故障检测技术存在对应用场合要求高、仅能识别特定的故障、误警率高等问题，无法在飞机运营中应用。当前飞机上的故障检测和隔离通常在供电侧进行强电流故障隔离，对于线缆老化、磨损，连接器接触不良等电气系统隐蔽故障由于没有有效的检测手段只能通过定检来降低发生的概率，花费了大量人力物力，且不利于飞机的安全飞行。
相应地，希望有一种有效的实时的隐蔽故障检测隔离和定位手段，从而提高安全性，降低运营成本。
发明内容
提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
鉴于以上描述的现有技术中的缺陷，本发明的目的在于，及时检测和隔离分布式电气系统的隐蔽故障，以提高安全性并且降低运营成本。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的系统，该系统可以包括：信号采集模块，配置成分别采集分布式电气系统的配电装置输出侧和经由线缆与配电装置输出侧相连接的用电设备输入侧的电压信息和电流信息；信号传输模块，配置成从信号采集模块接收电压信息和电流信息；控制装置，配置成从信号传输模块接收电压信息和电流信息，基于电压信息和电流信息来检测分布式电气系统的隐蔽故障，并且在检测到隐蔽故障的情况下提供故障隔离保护指令和故障定位信息；以及保护装置，配置成从控制装置接收故障隔离保护指令以断开故障线缆实现故障隔离。
在第一方面的一个实施例中，该系统可以进一步包括：故障记录装置，配置成记录故障定位信息以显示故障发生的位置和出现的隐蔽故障类型。
在第一方面的一个实施例中，信号传输模块可以被进一步配置成：通过信号线、总线或无线传输的方式来从信号采集模块接收电压信息和电流信息并且将电压信息和电流信息传送至控制装置。
在第一方面的一个实施例中，控制装置可以被进一步配置成：基于电压信息来计算配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的电压差的绝对值；确定电压差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电压；响应于确定电压差的绝对值小于阈值百分比的额定电压，检测电压差的绝对值是否超出电压容差范围；以及响应于检测到电压差的绝对值超出电压容差范围，确定配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的线缆出现接触不良故障，向保护装置发出故障隔离保护指令以将线缆从电路中隔离，并且发出故障定位信息。
在第一方面的一个实施例中，控制装置可以被进一步配置成：基于电流信息来计算配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的电流差的绝对值；确定电流差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电流；响应于确定电流差的绝对值小于阈值百分比的额定电流，检测电流差的绝对值是否超出电流容差范围；以及响应于检测到电流差的绝对值超出电流容差范围，确定配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的线缆出现漏电故障，向保护装置发出故障隔离保护指令以将线缆从电路中隔离，并且发出故障定位信息。
在第一方面的一个实施例中，隐蔽故障的类型可以包括接触不良故障和漏电故障。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的方法，该方法可以包括：分别采集分布式电气系统的配电装置输出侧和经由线缆与配电装置输出侧相连接的用电设备输入侧的电压信息和电流信息；基于该电压信息和该电流信息来检测分布式电气系统的隐蔽故障；以及在检测到隐蔽故障的情况下发出故障隔离保护指令，以断开故障线缆实现故障隔离。
在第二方面的一个实施例中，该方法可以进一步包括：在发出故障隔离保护指令之后发出故障定位信息，以显示故障发生的位置和出现的隐蔽故障类型。
在第二方面的一个实施例中，基于电压信息和电流信息来检测分布式电气系统的隐蔽故障的步骤可以包括：基于电压信息来计算配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的电压差的绝对值；确定电压差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电压；响应于确定电压差的绝对值小于阈值百分比的额定电压，检测电压差的绝对值是否超出电压容差范围；以及响应于检测到电压差的绝对值超出电压容差范围，确定配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的线缆出现接触不良故障。
在第二方面的一个实施例中，基于电压信息和电流信息来检测分布式电气系统的隐蔽故障的步骤可以包括：基于电流信息来计算配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的电流差的绝对值；确定电流差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电流；响应于确定电流差的绝对值小于阈值百分比的额定电流，检测电流差的绝对值是否超出电流容差范围；以及响应于检测到电流差的绝对值超出电流容差范围，确定配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的线缆出现漏电故障。
通过采用本发明提供的技术方案，能够在故障可能造成安全性影响前，及时检测和隔离故障，提高飞机安全性，同时减少定检项目，降低运营成本；故障检测及时准确，误警率低，提高飞机安全性；准确定位故障，提高排故效率，降低航空公司运营成本。
通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
图1解说了机上典型电气系统隐蔽故障的示意图。
图2解说了根据本发明的一个实施例的用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的系统的示意图。
图3解说了根据本发明的一个实施例的用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的方法的流程图。
图4解说了根据本发明的一个实施例的用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的另一更详细方法的流程图。
图5解说了根据本发明的一个实施例的控制装置的硬件实现的框图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。
现有飞机只在供电侧对强电流故障进行隔离，对于遍布飞机的数千根线缆上可能出现的隐蔽故障，并没有可用的检测和隔离手段。飞机上大温差、强振动、高辐射、高湿度、易腐蚀的环境特点，同时导线在通过不同区域时，通常会通过分离面进行隔离，导致机上的很多区域线缆很容易出现绝缘层老化破损和接插件松脱的情况。
图1解说了机上典型电气系统隐蔽故障的示意图。对于单相负载，如果出现绝缘层破损的情况，线缆很可能通过破损的部分和机壳产生电效应，出现对地漏电的情况，如图1中的(a)所示；如果出现接插件松脱等情况，线缆在接插件的位置的导通能力下降，阻抗将会相应的增大，出现接触不良的情况，如图1中的(b)所示。对于三相负载，如果出现单根绝缘层破损的情况，线缆可能和机壳产生对地漏电，如图1中的(c)所示；如果出现相邻线缆绝缘层破损，则可能出现相间漏电，如图1中的(d)所示；如果出现接插件松脱等情况，则可能出现单相或多相接触不良，如图1中的(e)所示。
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离系统及方法，在配电装置输出侧和用电设备输入侧分别配置电压、电流检测装置，将电压、电流的实时采样数据传送给控制装置，控制装置通过对配电装置侧和用电设备侧两侧的参数的计算，判断电路中的线缆老化、磨损，连接器接触不良等电气系统隐蔽故障，并发出指令隔离故障线缆；同时，发出故障定位信息，显示故障发生的位置，便于后续排故操作。
图2解说了根据本发明的一个实施例的用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的系统200的示意图。系统200可以包括配电装置210。配电装置210通过线缆与各个用电设备(例如，图2中的负载1、负载2、…、负载n)相连接以将由发电机提供的电功率分配给相应的用电设备。为了检测并隔离系统200中可能出现的隐蔽故障(例如，接触不良故障、漏电故障等)，分别在配电装置210的输出侧和用电设备的输入侧设置检测点。例如，在连接配电装置210与负载1的线缆两端分别设置检测点L1a和L1b，在连接配电装置210与负载2的线缆两端分别设置检测点L2a和L2b，以及在连接配电装置210与负载n的线缆两端分别设置检测点Lna和Lnb。可以分别在各个检测点处设置信号采集模块，以分别采集配电装置输出侧和用电设备输入侧的电压信息和电流信息。信号采集模块的示例可以包括但不限于电压检测装置和电流检测装置。系统200可以进一步包括图2中未示出的信号传输模块(例如，接收机、发射机、或收发机)，该信号传输模块可以从信号采集模块接收采集到的电压信息和电流信息，并且将该电压信息和电流信息传送给系统200中的控制装置220。电压信息和电流信息的传输可以采用信号线、总线和无线传输的方式，但考虑经济性，采用无线传输的方式可以更有利于控制飞机重量。在一个实施例中，信号采集模块和信号传输模块可以集成在一起，例如，集成在配电装置或用电设备中或者作为整体单独连接在电路上。在另一个实施例中，信号采集模块和信号传输模块可以是分开的模块。
控制装置220可以具备信号处理、故障诊断、故障定位功能，对收到的信号进行处理，完成故障的诊断和定位，提供保护装置的控制指令，并提供故障定位信息。在一个实施例中，控制装置220可以基于所接收到的电压信息来计算配电装置210与各个负载之间的线缆两端的电压差的绝对值以获得电压差集合(标示为δV集)，其中配电装置210与负载n之间的电压差的绝对值可被表示为δVn＝|Vna-Vnb|，Vna表示配电装置210输出侧的电压，Vnb表示负载n输入侧的电压。控制装置220可以对所获得的δV集进行预处理。例如，如果δV集中的某个电压差大于等于阈值百分比的额定电压，则丢弃该值，以排除配电装置210与负载之间开路的情形。在一个示例中，阈值百分比的额定电压可以是90％额定电压，并且可以根据实际电路来调整该阈值百分比。控制装置220可以检测经预处理的δV集中是否存在超出电压容差范围的电压差(即，δVm≥Y％·Vm额定，其中Vm额定表示额定电压，Y表示故障检测阈值，该故障检测阈值可以根据电路的实际情况进行设定，通常可以设定在5-10之间)。如果检测到超出电压容差范围的电压差，则控制装置220可以确定配电装置210输出侧与相应负载输入侧之间的线缆出现接触不良故障，向保护装置发出故障隔离保护指令以将相关联的线缆从电路中隔离。保护装置的示例可以包括但不限于开关、断路器等。在完成隔离之后，控制装置220可以向故障记录装置230发出故障定位信息，以在故障记录装置230中显示故障发生的位置(例如，在特定线缆m处发生故障)和出现的隐蔽故障类型(例如，接触不良故障)。故障记录装置230可以集成在控制装置220中，也可以独立作为一个设备。
在一个实施例中，如果经预处理的δV集中不存在超出电压容差范围的电压差，则控制装置220可以基于所接收到的电流信息来计算配电装置210与各个负载之间的线缆两端的电流差的绝对值以获得电流差集合(标示为δI集)，其中配电装置210与负载n之间的线缆两端的电流差的绝对值可被表示为δIn＝|Ina-Inb|，Ina表示配电装置210输出侧的电流，Inb表示负载n输入侧的电流。控制装置220可以对所获得的δI集进行预处理。例如，如果δI集中的某个电流差大于等于阈值百分比的额定电流，则丢弃该值，以排除配电装置210与负载之间诸如短路之类的大电流故障的情形。在一个示例中，阈值百分比的额定电流可以是90％额定电流，并且可以根据实际电路来调整该阈值百分比。控制装置220可以检测经预处理的δI集中是否存在超出电流容差范围的电流差(即，δIm≥Z％·Im额定，其中Im额定表示额定电流，Z表示故障检测阈值，该故障检测阈值可以根据电路的实际情况进行设定，通常可以设定在4-10之间)。如果检测到超出电流容差范围的电流差，则控制装置220可以确定配电装置210输出侧与相应负载输入侧之间的线缆出现漏电故障，向保护装置发出故障隔离保护指令以将相关联的线缆从电路中隔离。在完成隔离之后，控制装置220可以向故障记录装置230发出故障定位信息，以在故障记录装置230中显示故障发生的位置(例如，在特定线缆m处发生故障)和出现的隐蔽故障类型(例如，漏电故障)。
图3解说了根据本发明的一个实施例的用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的方法300的流程图。在一些示例中，方法300可由图2中解说的系统200来执行。
在框310，方法300可以包括：分别采集分布式电气系统的配电装置输出侧和经由线缆与配电装置输出侧相连接的用电设备输入侧的电压信息和电流信息。例如，设置在配电装置输出侧的检测点处的信号采集模块(例如，电压检测装置和电流检测装置)可以采集配电装置输出侧的电压信息和电流信息。设置在用电设备(例如，负载)输入侧的检测点处的信号采集模块(例如，电压检测装置和电流检测装置)可以采集用电设备输入侧的电压信息和电流信息。
在框320，方法300可以包括：基于采集到的电压信息和电流信息来检测分布式电气系统的隐蔽故障。隐蔽故障的类型可以包括接触不良故障和漏电故障。例如，框320的操作可以由图2中描绘的控制装置220来执行。
在框330，方法300可以包括：在检测到隐蔽故障的情况下发出故障隔离保护指令，以断开故障线缆实现故障隔离。例如，框330的操作可以由图2中描绘的控制装置220来执行。
在一个实施例中，方法300可以进一步包括：在发出故障隔离保护指令之后发出故障定位信息，以显示故障发生的位置和出现的隐蔽故障类型。
在一个实施例中，框320的操作可以包括：基于电压信息来计算配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的电压差的绝对值；确定电压差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电压；响应于确定电压差的绝对值小于阈值百分比的额定电压，检测电压差的绝对值是否超出电压容差范围；以及响应于检测到电压差的绝对值超出电压容差范围，确定配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的线缆出现接触不良故障。
在一个实施例中，框320的操作可以包括：基于电流信息来计算配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的电流差的绝对值；确定电流差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电流；响应于确定电流差的绝对值小于阈值百分比的额定电流，检测电流差的绝对值是否超出电流容差范围；以及响应于检测到电流差的绝对值超出电流容差范围，确定配电装置输出侧与用电设备输入侧之间的线缆出现漏电故障。
图4解说了根据本发明的一个实施例的用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的另一更详细方法400的流程图。在一些示例中，方法400可由图2中解说的系统200来执行。
在框405，方法400可以包括：在检测点处采集配电装置输出侧和负载输入侧的电压和电流，以形成电压集和电流集，作为故障检测的输入。
在框410，方法400可以包括：分别计算配电装置输出侧与各个负载之间的线缆两端的电压差的绝对值(δVn＝|Vna-Vnb|)，并且获得电压差集合(δV集)。
在框415，方法400可以包括：将δV集中，设备开路的设备端δV值丢弃，即如果δV大于等于90％额定电压，则应丢弃该值(90％是一个判定阀值，可以根据实际电路调整该阀值)。
在框420，方法400可以包括：检测电路中是否存在超出电压容差范围的电压差：δVm≥Y％·Vm额定，Y为故障检测阀值，应当根据电路的实际情况进行设定，通常可以设定在5-10之间。
在框425，方法400可以包括：如果存在δVm≥Y％·Vm额定，则发出保护指令，断开保护装置Lm，将故障线缆m从电路中隔离。
在框430，方法400可以包括：完成隔离后，发出故障定位信息，在故障记录装置中显示线缆m出现接触不良故障。
在框435，方法400可以包括：完成故障隔离和定位后，继续检测其他线缆各端的电压和电流。
在框440，方法400可以包括：如果不存在δVm≥Y％·Vm额定，则分别计算配电装置输出侧与各个负载之间的线缆两端的电流差的绝对值(δIn＝|Ina-Inb|)，并且获得电流差集合(δI集)。
在框445，方法400可以包括：将δI集中，出现大电流故障(例如短路)的线缆的δI值丢弃，即如果δI大于等于90％额定电流，则应丢弃该值(90％是一个判定阀值，可以根据实际电路调整该阀值)。
在框450，方法400可以包括：检测电路中是否存在超出电流容差范围的电流差：δIm≥Z％·Im额定，Z为故障检测阀值，应当根据电路的实际情况进行设定，通常可以设定在4-10之间。如果不存在δIm≥Z％·Im额定，则返回框405以继续检测电路中的电流和电压。
在框455，方法400可以包括：如果存在δIm≥Z％·Im额定，则发出保护指令，断开保护装置Lm，将故障线缆m从电路中隔离。
在框460，方法400可以包括：完成隔离后，发出故障定位信息，在故障记录装置中显示线缆m出现漏电故障。完成故障隔离和定位后，返回框435以继续检测其他线缆各端的电压和电流。
通过以上步骤，可以保障：及时检测和隔离飞机供电线缆的隐蔽故障，提高飞机安全性；准确定位故障，降低运营成本。另外，如果无需对故障种类进行判定，即无需判定故障是漏电故障还是接触不良故障，也可以直接通过功率的差值进行判定，判定的步骤和方法与图4提供的方法类似。
此外，应当理解，本发明可以应用于民用飞机电气系统，也可以应用于其他需要对隐蔽故障进行检测和隔离的系统。
图5解说了根据本发明的一个实施例的控制装置的硬件实现的框图。参照图5，现在将描述计算设备500，计算设备500是可应用于本公开的各方面的控制装置220的示例。计算设备500可以是配置成执行处理和/或计算的任何机器，可以是但不限于工作站、服务器、桌面型计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理、智能电话、或其任何组合等。以上提及的控制装置220可以全部或者至少部分地由计算设备500或类似设备或系统来实现。
计算设备500可以包括可能地经由一个或多个接口来与总线502连接或者与总线502处于通信的元件。例如，计算设备500可以包括总线502、以及一个或多个处理器504、一个或多个输入设备506和一个或多个输出设备508。该一个或多个处理器504可以是任何类型的处理器，并且可以包括但不限于一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器(诸如专门的处理芯片)。输入设备506可以是可将信息输入计算设备的任何类型的设备，并且可以包括但不限于鼠标、键盘、触摸屏、话筒、和/或遥控器。输出设备508可以是可呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。计算设备500还可以包括非瞬态存储设备510或者与非瞬态存储设备510相连接，该非瞬态存储设备510可以是为非瞬态的且可实现数据存储的任何存储设备，并且可以包括但不限于盘驱动器、光存储设备、固态存储、软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任何其他磁性介质、光盘或任何其他光介质、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、高速缓存存储器和/或任何其他存储器芯片或存储器盒、和/或计算机可从其读取数据、指令和/或代码的任何其他介质。非瞬态存储设备510可以能与接口分开。非瞬态存储设备510可以具有用于实现上述方法和步骤的数据/指令/代码。计算设备500还可以包括通信设备512。通信设备512可以是能实现与外部装置和/或网络的通信的任何类型的设备或系统，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、诸如蓝牙TM设备、1302.11设备、WiFi设备、WiMax设备、蜂窝通信设施之类的无线通信设备和/或芯片组、等等。
总线502可以包括但不限于工业标准架构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线、以及外围组件互连(PCI)总线。
计算设备500还可以包括工作存储器514，工作存储器514可以是可存储对于处理器404的工作而言有用的指令和/或数据的任何类型的工作存储器，并且可以包括但不限于随机存取存储器和/或只读存储器设备。
软件元素可以位于工作存储器514中，包括但不限于操作系统516、一个或多个应用程序518、驱动程序和/或其他数据和代码。用于执行上述方法和步骤的指令可以包括在一个或多个应用程序518中，并且以上提及的控制装置的操作可以通过处理器504读取和执行一个或多个应用程序518的指令来实现。软件元素的指令的可执行代码或源代码可以被存储在非瞬态计算机可读存储介质(诸如上述存储设备510)中，并且可以可能地通过编译和/或安装而被读取到工作存储器514中。软件元素的指令的可执行代码或源代码也可以从远程位置下载。
从上面的实施例中，本领域技术人员可以清楚地知道，本公开可以由具有必要硬件的软件来实现，或者由硬件、固件等来实现。基于这样的理解，本公开的实施例可以部分地以软件形式来实施。可以将计算机软件存储在诸如计算机的软盘、硬盘、光盘或闪存之类的可读存储介质中。该计算机软件包括一系列指令，以使计算机(例如，个人计算机、服务站或网络终端)执行根据本公开的相应实施例的方法或其一部分。
在整个说明书中，已经对“一个示例”或“一示例”进行了参考，这意味着在至少一个示例中包括具体描述的特征、结构或特性。因此，此类短语的使用可能涉及不止一个示例。此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个示例中以任何合适的方式组合。
然而，相关领域的技术人员可以认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者在其他方法、资源、材料等的情况下实践这些示例。在其他实例中，没有详细示出或描述众所周知的结构、资源或操作以避免使这些示例的各方面模糊。
尽管已经解说和描述了诸样例和应用，但是应当理解，这些示例不限于上述精确的配置和资源。可以对本文公开的方法和系统的布置、操作和细节作出对于本领域技术人员而言显而易见的各种修改、改变和变化，而不会脱离所要求保护的示例的范围。

Claims (10)

1.一种用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的系统，所述系统包括：
信号采集模块，配置成分别采集所述分布式电气系统的配电装置输出侧和经由线缆与所述配电装置输出侧相连接的用电设备输入侧的电压信息和电流信息；
信号传输模块，配置成从所述信号采集模块接收所述电压信息和所述电流信息；
控制装置，配置成从所述信号传输模块接收所述电压信息和所述电流信息，基于所述电压信息和所述电流信息来检测所述分布式电气系统的隐蔽故障，并且在检测到隐蔽故障的情况下提供故障隔离保护指令和故障定位信息；以及
保护装置，配置成从所述控制装置接收所述故障隔离保护指令以断开故障线缆实现故障隔离。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
故障记录装置，配置成记录所述故障定位信息以显示故障发生的位置和出现的隐蔽故障类型。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号传输模块被进一步配置成：通过信号线、总线或无线传输的方式来从所述信号采集模块接收所述电压信息和所述电流信息并且将所述电压信息和所述电流信息传送至所述控制装置。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置被进一步配置成：
基于所述电压信息来计算所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的电压差的绝对值；
确定所述电压差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电压；
响应于确定所述电压差的绝对值小于所述阈值百分比的额定电压，检测所述电压差的绝对值是否超出电压容差范围；以及
响应于检测到所述电压差的绝对值超出所述电压容差范围，确定所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的线缆出现接触不良故障，向所述保护装置发出故障隔离保护指令以将所述线缆从电路中隔离，并且发出故障定位信息。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置被进一步配置成：
基于所述电流信息来计算所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的电流差的绝对值；
确定所述电流差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电流；
响应于确定所述电流差的绝对值小于所述阈值百分比的额定电流，检测所述电流差的绝对值是否超出电流容差范围；以及
响应于检测到所述电流差的绝对值超出所述电流容差范围，确定所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的线缆出现漏电故障，向所述保护装置发出故障隔离保护指令以将所述线缆从电路中隔离，并且发出故障定位信息。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述隐蔽故障的类型包括接触不良故障和漏电故障。
7.一种用于分布式电气系统隐蔽故障检测和隔离的方法，所述方法包括：
分别采集所述分布式电气系统的配电装置输出侧和经由线缆与所述配电装置输出侧相连接的用电设备输入侧的电压信息和电流信息；
基于所述电压信息和所述电流信息来检测所述分布式电气系统的隐蔽故障；以及
在检测到隐蔽故障的情况下发出故障隔离保护指令，以断开故障线缆实现故障隔离。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在发出所述故障隔离保护指令之后发出故障定位信息，以显示故障发生的位置和出现的隐蔽故障类型。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述电压信息和所述电流信息来检测所述分布式电气系统的隐蔽故障的步骤包括：
基于所述电压信息来计算所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的电压差的绝对值；
确定所述电压差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电压；
响应于确定所述电压差的绝对值小于所述阈值百分比的额定电压，检测所述电压差的绝对值是否超出电压容差范围；以及
响应于检测到所述电压差的绝对值超出所述电压容差范围，确定所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的线缆出现接触不良故障。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述电压信息和所述电流信息来检测所述分布式电气系统的隐蔽故障的步骤包括：
基于所述电流信息来计算所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的电流差的绝对值；
确定所述电流差的绝对值是否小于阈值百分比的额定电流；
响应于确定所述电流差的绝对值小于所述阈值百分比的额定电流，检测所述电流差的绝对值是否超出电流容差范围；以及
响应于检测到所述电流差的绝对值超出所述电流容差范围，确定所述配电装置输出侧与所述用电设备输入侧之间的线缆出现漏电故障。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160372911A1 (en) * 2015-06-16 2016-12-22 Abb Technology Ltd. Technologies for zonal fault protection of dc distribution systems
CN106972626A (zh) * 2017-03-27 2017-07-21 国网山东省电力公司夏津县供电公司 电力设备的运行状态检查方法、装置及系统
EP3367528A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-29 Electrical Materials Company Localized application of high impedance fault isolation in multi-tap electrical power distribution system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160372911A1 (en) * 2015-06-16 2016-12-22 Abb Technology Ltd. Technologies for zonal fault protection of dc distribution systems
EP3367528A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-29 Electrical Materials Company Localized application of high impedance fault isolation in multi-tap electrical power distribution system
CN106972626A (zh) * 2017-03-27 2017-07-21 国网山东省电力公司夏津县供电公司 电力设备的运行状态检查方法、装置及系统

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