CN114567254B - 一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，包括：霍尔电流采集模块，用于利用霍尔效应原理采集光伏系统直流运行回路上的电流信号，并将电流信号转换为电压信号放大后输出；控制模块，用于将放大后的电压信号通过模数转换输出数字电压信号；上位机模块，用于接收并提取数字电压信号中的直流分量和交流分量，并根据直流分量判断所述光伏系统直流运行回路的低电流等级，同时根据低电流等级选用对应灵敏度的电弧判断模型对交流分量进行电弧判断，当判断为直流运行回路中存在电弧时，发送指令至控制模块，通过控制模块控制执行模块切断所述直流运行回路。本发明在最大程度保证电弧判断准确性的前提下，能有效提高系统经济性。
Description
技术领域
本发明属于直流电弧检测技术领域，更具体地，涉及一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统。
背景技术
随着全球电气化进程加速推进，电力需求持续上升，光伏发电快速普及，但国内外的光伏事故也呈现上升趋势。电弧是一种气体放电现象，会产生高温、高亮度和辐射。当出现电弧现象时，若不及时灭弧处置，可能会导致线缆损坏、发电量损失，甚至是火灾。在光伏系统中，直流侧常见的电弧种类之一是串联电弧，常见于光伏系统的MC4端子处。为了在电弧出现时及时切断该支路，需要在光伏系统中增加电弧检测功能。
根据市场调研，发现现在大多数直流电弧检测设备及电弧故障断路器（AFCI）都被集成到光伏逆变器中，考虑到现有的光伏发电站大多为民用和小规模商用，上述产品价格昂贵且功能冗余，并不适用于小规模（低电流等级）的光伏发电站。
在现有技术中，常见的电弧检测方式是采用电容式传感器和电流互感器作为电流采集设备，这两种设备在直流电流采集的时候有一定的缺陷：（1）电容式传感器输出阻抗大，会对运行电路产生一定的干扰，且输出特性非线性，对宽范围电流等级的直流电弧采集有一定的缺陷，且只能采集电流的交流成分；（2）电流互感器重量大，使用的时候不够简便，且电流互感器对高频的交流成分测量可靠性较低，对于低电流下的电弧监测存在缺陷，且只能采集电流的交流成分。
并且现有的电弧判断模型并未考虑不同低电流等级电弧电流判断的影响，尤其在极低电流等级下的光伏系统直流运行回路中的电弧检测中，很容易将电弧与回路中出现的微小扰动混杂在一起，出现误判，造成大量人工运维费用的损失，导致系统经济性较差。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，在最大程度保证电弧判断准确性的前提下，有效提高系统经济性。
为实现上述目的，本发明提供了一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，包括霍尔电流采集模块、控制模块、执行模块和上位机模块，其中，
霍尔电流采集模块，用于利用霍尔效应原理采集光伏系统直流运行回路上的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号放大后输出；
控制模块，用于将放大后的电压信号通过模数转换输出数字电压信号；
上位机模块，用于接收并提取所述数字电压信号中的直流分量和交流分量，并根据直流分量判断所述光伏系统直流运行回路的低电流等级，同时根据所述低电流等级选用对应灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行电弧判断，当判断为所述直流运行回路中存在电弧时，发送指令至所述控制模块，通过所述控制模块控制所述执行模块切断所述直流运行回路；
其中，所述低电流等级分为0～3.15A、3.15～10A和10～16A三个等级，当所述直流运行回路的低电流等级为0～3.15A时，选用第一灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行判断；当所述直流运行回路的低电流等级为3.15～10A时，选用第二灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行判断；当所述直流运行回路的低电流等级为10～16A时，选用第三灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行判断，所述第二灵敏度小于所述第三灵敏度并大于第一灵敏度。
本发明提供的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，包括霍尔电流采集模块，可实现对低电流的光伏系统直流运行回路中电流的直流和交流分量进行同时采集，同时还可实现对低电流下的直流运行回路中的电流进行采集；包括上位机模块，通过上位机模块根据直流运行回路的低电流等级对电弧判断模型进行分类，对于极低电流等级下的电弧判断采取灵敏度较低的电弧判断模型，可避免回路中的微小扰动对极低电流等级的电弧判断造成的影响，降低误判率，提高系统经济性，同时对于稍低电流等级下的电弧判断采用灵敏度较高的电弧判断模型，可避免漏判，降低漏判带来的事故损失，最大程度确保电弧判断的准确性。
在其中一个实施例中，所述霍尔电流采集模块包括运算放大器U1和非接触式套设在所述直流运行回路上的开环磁芯，所述开环磁芯的同一直径线上设有2个气隙，每个所述气隙内对应设有一霍尔元件，两个霍尔元件的一输出端通过电阻R1分别与所述运算放大器U1的正相输入端相连，两个霍尔元件的另一输出端通过电阻R2与所述运算放大器U1的负相输入端相连，所述运算放大器U1的输出端通过电阻R3与所述运算放大器U1的正相输入端相连，所述运算放大器U1的负相输入端通过电阻R4接地。
在其中一个实施例中，所述上位机模块采用取平均值的方法从所述数字电压信号提取直流分量，然后将所述数字电压信号减去所述直流分量提取得到所述交流分量。
在其中一个实施例中，所述第一灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：
将各低电流等级下的电弧波形数据集作为第一有电弧的训练素材，将各低电流等级下的无电弧波形数据集和全部扰动的电流波形数据集作为第一无电弧的训练素材；
将所述第一有电弧的训练素材和所述第一无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，生成所述第一灵敏度的电弧判断模型。
在其中一个实施例中，所述第二灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：
将各低电流等级下的电弧波形数据集作为第二有电弧的训练素材，将各低电流等级下的无电弧波形数据集和部分扰动的电流波形数据集作为第二无电弧的训练素材；
将所述第二有电弧的训练素材和所述第二无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，生成所述第二灵敏度的电弧判断模型。
在其中一个实施例中，所述第三灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：
将各低电流等级下的电弧波形数据集作为第三有电弧的训练素材，将各低电流等级下的无电弧波形数据集作为第三无电弧的训练素材；
将所述第三有电弧的训练素材和所述第三无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，生成所述第三灵敏度的电弧判断模型。
在其中一个实施例中，所述执行模块包括电磁继电器，所述电磁继电器包括线圈和受所述线圈控制的触点，所述触点串联在所述光伏系统直流运行回路上，所述线圈与所述控制模块相连。
在其中一个实施例中，所述执行模块还包括警报器和蜂鸣器，所述警报器和所述蜂鸣器分别与所述控制模块相连。
在其中一个实施例中，所述执行模块还包括合闸/断路开关，所述合闸/断路开关的一端与所述控制模块的控制端相连，所述合闸/断路开关的另一端接地。
在其中一个实施例中，所述控制模块采用单片机控制芯片，所述单片机控制芯片通过USB接口与所述上位机模块进行通信。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统的模块框图；
图2是本发明提供的上位机模块的电弧判断的流程图；
图3是本发明提供的霍尔电流采集模块的电路原理示意图；
图4是本发明一实施例提供的执行模块的架构图；
图5是本发明一实施例提供的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统的工作原理示意图；
图6是本发明一实施例提供的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统的整体结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的上位机模块交互界面的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在光伏系统直流运行回路中，由于电源不稳定、部分元件非线性和温度效应影响等因素的影响，会造成回路中出现的微小扰动，即出现0.003A左右的高次谐波扰动。当光伏系统直流运行回路中无电弧和微小扰动时，直流运行回路上的电流中仅包含直流成分；当光伏系统直流运行回路存在电弧和/或微小扰动时，直流运行回路上的电流中既包括直流成分又包括交流成分。
对于稍低电流等级的直流运行回路的电弧判断，这些微小扰动几乎不会对电弧的测量产生影响，但对于极低电流等级的直流运行回路的电弧测量，这些微小扰动经常会导致传统电弧判断模型造成误判，即将回路中的微小扰动判断为电弧，造成大量人工运维费用的损失，导致系统经济性较差。
对此，本发明提供了一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，对电弧检测提出了根据低电流等级进行分类后判断的特殊算法，在最大程度保证电弧判断准确性的前提下，有效提高系统经济性。
图1是本发明一实施例提供的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统的架构图，如图1所示，该直流电弧自动检测及断路系统包括霍尔电流采集模块10、控制模块20、上位机模块30和执行模块40。
其中，本实施例提供的霍尔电流采集模块10用于利用霍尔效应原理采集光伏系统直流运行回路上的电流信号，并将该电流信号转换为电压信号放大后输出。可以理解的是，霍尔效应原理是导电材料中的电流与磁场的相互作用，而产生电动势的一种效应。对此，本实施例提供的霍尔电流采集模块10采集电流的工作原理为：当光伏系统直流运行回路有电流通过时，在该运行回路的导线周围将产生一磁场，该磁场的大小与流过导线的电流成正比，霍尔电流采集模块10则对该磁场进行测量并放大后输出一电压。
本实施例提供的霍尔电流采集模块10利用电流和磁场的相互作用对光伏系统直流运行回路中的电流进行采集，可实现对直流运行回路中电流的直流和交流成分的同时采集；同时将测量到的磁场进行放大，可实现对低电流的直流运行回路上的电流进行准确测量，便于后端上位机模块30根据直流运行回路的低电流等级进行电弧判断。
本实施例提供的控制模块20，用于将霍尔电流采集模块10输出的电压信号通过模数转换后输出数字电压信号。具体地，本实施例提供的控制模块20可采用本领域常用的带有模数转换功能的控制芯片，比如单片机控制芯片，单片机控制芯片可通过USB接口与上位机模块30进行通信。
考虑到对于稍低电流等级的直流运行回路中的电弧判断，回路中微小扰动几乎不会对电弧的测量产生影响，但对于极低电流等级的直流运行回路中的电弧判断，回路中的微小扰动经常会导致传统电弧判断模型造成误判，即将回路中的微小扰动判断为电弧；但调低电弧判断模型的灵敏度，又会导致稍低电流等级的电弧判断过于迟钝，造成大量的漏判情况。针对此现象，观察到极低电流等级下的电弧危害性较小，几乎不发光发热，且经常误判会给运维工作带来困难，本发明对电弧检测提出了根据电流等级进行分类后判断的特殊算法。
本发明在判断电弧时采取分类的算法思想，如图2所示，即通过上位机模块30接收到控制模块20输出的数字电压信号后，（1）先通过本领域常用直流和交流分量的提取方法提取处数字电压信号中的直流分量和交流分量，比如可先采用取平均值的方法将直流分量分离出来，再将数字电压信号减去直流分量即可得到交流分量；（2）然后根据直流分量判断直流运行回路的低电流等级，同时根据低电流等级选用对应灵敏度训练集的电弧判断模型对交流分量进行电弧判断，当判断为直流运行回路中存在电弧时，发送控制指令至控制模块20，通过控制模块20控制执行模块切断直流运行回路。
具体地，低电流等级分为稍低电流等级、较低电流等级和极低电流等级。根据国际电工委员会（IEC）标准，同时考虑到大部分控制芯片能够测量的最大电压量程为3.3V，而满量程数据采集时会有一定的非线性现象，故极低电流等级的上限确定为3.15A；又考虑到大多数光伏系统规模较小，光伏系统直流运行回路上电流等级不超过10A，故将较低电流等级上限确定为10A；考虑到本发明侧重于低电流等级下的直流电弧判断，故根据国际电工委员会（IEC）标准，将稍低电流等级上限确定为16A。因此，本实施例提供的低电流等级分为0～3.15A（极低电流等级）、3.15～10A（较低电流等级）和10～16A（稍低电流等级）三个等级。
在使用机器学习算法生成电弧判断模型时，在无电弧这一数据集内，依据添加部分微小扰动的数据集，将生成的电弧判断模型分为高灵敏度、中灵敏度和弱灵敏度三档。在对交流分量进行电弧判断时，对0～3.15A低电流等级使用第一灵敏度（弱灵敏度）的电弧判断模型，3.15～10A低电流等级使用第二灵敏度（中灵敏度）的电弧判断模型，对10～16A低电流等级则使用第三灵敏度（强灵敏度）的电弧判断模型。
由于对于稍低电流等级的直流运行回路，回路中电弧电流产生的危害很大；极低电流等级下，电弧电流产生的危害较低。考虑到误判造成的人工费用损失，在最大程度保证判断准确率的前提下，本实施例上位机模块30提供的分类判断思想带来的好处为：稍低电流等级下，电弧漏判可能性低，最大程度降低漏判带来的事故损失；极低电流等级下，电弧误判可能性低，一定程度上减小微小扰动造成的大量人工运维费用的损失。
本实施例提供的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，包括霍尔电流采集模块10，可实现对低电流的光伏系统直流运行回路中电流的直流和交流分量进行同时采集，同时还可实现对低电流下的直流运行回路中的电流进行采集；包括上位机模块30，通过上位机模块30根据直流运行回路的低电流等级对电弧判断模型进行分类，即对于极低电流等级下的电弧判断采取灵敏度较低的电弧判断模型，可避免回路中的微小扰动对极低电流等级的电弧判断造成的影响，降低误判率，提高系统经济性，同时对于稍低电流等级下的电弧判断采用灵敏度较高的电弧判断模型，可避免漏判，降低漏判带来的事故损失，最大程度确保电弧判断的准确性。
在一个实施例中，参见图3，本发明提供的霍尔电流采集模块10包括运算放大器U1和非接触式套设在直流运行回路上的开环磁芯，开环磁芯的同一直径线上设有2个气隙，每个气隙内对应设有一霍尔元件，两个霍尔元件的一输出端通过电阻R1分别与运算放大器U1的正相输入端相连，两个霍尔元件的另一输出端通过电阻R2与运算放大器U1的负相输入端相连，运算放大器U1的输出端通过电阻R3与运算放大器U1的正相输入端相连，运算放大器U1的负相输入端通过电阻R4接地。
在本实施例中，图3中原边电流IP为所需测量的光伏系统直流运行回路电流，其感生出一个环形磁场，磁场强度为B，B与IP存在稳定的线性关系B=k1IP。开环磁芯用于将IP感生的磁场固定在磁路中。霍尔元件上下两端测量到感生磁场B后，在前后两端输出一个电压UH，UH与B之间存在稳定的线性关系UH=k2B；输出的UH经过运算放大器进行放大之后，在输出端以Vs输出，由于Vs和UH之间存在稳定的线性关系Vs=k3UH，故最终Vs=kIP，k= k1k2k3。本实施例使用的霍尔电流采集模块10采用两个霍尔元件作为测量元件，可以减小磁芯不对称造成的不确定度，在低电流测量的背景下，能做到更加精准地对电流进行测量。
采用本实施例提供的霍尔电流采集模块10对低电流下直流电弧的采集具有很多优势：（1）可以将电流的直流成分和交流成分一起采集，可以根据采集到的直流成分来判断运行回路的低电流等级，在判断电弧的时候进行分类，在极低电流等级时，降低算法的灵敏度，避免回路中的微小扰动对电弧判断造成影响，对极低电流等级的电弧判断更有利；（2）霍尔电流采集模块的原边电路和副边电路的电气隔离较好，可以最大程度避免霍尔电流采集模块10对运行回路输出端的影响，对于低电流的电弧采样有着优势，并且最大程度避免运行回路对控制模块30的影响；（3）由于霍尔元件本身具有精度高、线性度好和响应时间短的优点，由其组成的霍尔电流采集模块10也具有这些优点，对于低电流的电弧检测，电弧波动幅值较不明显，霍尔电流采集模块灵敏度好，可以较为准确且还原地采集到电弧地实际波形，且实时性很好，能在检测的时候迅速对电弧做出反应，以快速切除安全隐患。
在检测设备选型上，针对低电流的电弧检测选取适配性较强的霍尔电流采集模块，能对电流等级较低的直流电弧精准快速的做出检测和判断，在反应速度和检测准确性上拥有较强的优势。
在一个实施例中，本发明提供的不同灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：本发明的电弧判断模型可来源于随机森林模型机器学习算法，先采集各种低电流等级下的电弧波形数据集、各种低电流等级下的无电弧波形数据集和微小扰动的电流波形数据集，对这三种数据集进行归一化进行处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取，作为给机器学习算法的学习素材。
其中，本实施例提供的强灵敏度电弧判断模型构建的方法为：仅将各种低电流等级下的电弧波形数据集作为有第三电弧的训练素材、将各种低电流等级下的无电弧波形数据集作为第三无电弧的训练素材提供给机器学习算法；然后将第三有电弧的训练素材和第三无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，最终算法生成一个电弧判断模型，这个电弧判断模型的灵敏度比较强。
中灵敏度电弧判断模型构建的方法为：将各种低电流等级下的电弧波形数据集作为第二有电弧的训练素材、将各种低电流等级下的无电弧波形数据集和部分微小扰动的电流波形数据集作为第二无电弧的训练素材提供给机器学习算法；然后将第二有电弧的训练素材和第二无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，最终算法生成一个电弧判断模型，这个电弧判断模型的灵敏度适中。
弱灵敏度电弧判断模型构建的方法为：将各种低电流等级下的电弧波形数据集作为第一有电弧的训练素材、各种低电流等级下的无电弧波形数据集和全部微小扰动的电流波形数据集作为第一无电弧的训练素材提供给机器学习算法；然后将第一有电弧的训练素材和第一无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，最终算法生成一个电弧判断模型，这个电弧判断模型的灵敏度较弱。
在一个实施例中，如图4所示，本发明提供的执行模块20可包括电磁继电器、警报器和蜂鸣器，警报器和蜂鸣器分别与控制模块相连，电磁继电器包括线圈和受线圈控制的触点，触点串联在光伏系统直流运行回路上，线圈与控制模块相连。
在本实施例中，如图5所示，当上位机模块30判断光伏系统直流运行回路中存在电弧时，发送指令至控制模块20，控制模块20接收改指令后生成三路使能信号分别给电磁继电器、警报灯和蜂鸣器，电磁继电器接收到信号后，使与直流运行回路串联的触点断开，实现自动断路，警报灯自动蜂鸣，警报灯自动亮起，提醒运维人员对该直流回路中的电弧进行检修。
进一步地，如图5所示，本实施例提供的执行模块还可包括合闸/断路开关，用于控制直流运行回路的通断，合闸/断路开关的一端与控制模块20的控制端相连，合闸/断路开关的另一端接地。待隐患排除之后，运维人员能够手动合闸使直流运行回路继续运行。
具体地，如图6所示，本发明提供的执行模块40、控制模块20和霍尔电流采集模块10可封装成一个整体仪器。对于运维人员而言，电源接口用于供电，供电开关用于控制仪器的开启和关闭，面板上的LCD屏幕用于显示读取的电弧电流实时采集值和使用说明事项，连接接口用于串联进直流运行回路，合闸/断路开关用于控制运行回路的通断，蜂鸣器和警报灯用于通知运维人员电弧的产生， USB接口用于与上位机模块（电脑）传输数据，散热孔用于仪器的散热，内部所有电子元件之间均使用绝缘胶做了绝缘处理。
本发明采取封装思想后，具有绝缘性能好、易用性强、外观简洁、防水防晒性能好和元件之间连接稳定的特点。在实际运行中，本发明可以直接在室外长期运行，使用寿命较长，绝缘性能好，内部出现故障的可能性大大降低，运维人员使用起来非常方便。
在一个实施例中，本发明提供的上位机模块30还可设计以交互界面，由于给运维人员使用。
如图7所示，整个交互界面分为四个部分：电流波形、运行信息、检测控制和开关控制。电流波形部分用于显示实时采集的电流信号，并将采集到的电流数据绘制成电流波形图；运行信息部分显示直流运行回路中实时的电流值和仪器运行时间，串口检测用来读取串口信息，串口设置用于连接仪器对应的串口，波特率用于设置串口传输数据的波特率，打开和关闭串口用于将串口打开和关闭；检测控制模块中，启动和停止按钮用于启动和停止直流运行回路中电流的检测，保存图像用于将电流波形图生成PNG图片，清除数据用于将电流波形模块中的波形图清空；开关控制模块用于控制仪器直流电流回路合闸和断路。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，包括霍尔电流采集模块、控制模块、执行模块和上位机模块，其中，
霍尔电流采集模块，用于利用霍尔效应原理采集光伏系统直流运行回路上的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号放大后输出；
控制模块，用于将放大后的电压信号通过模数转换输出数字电压信号；
上位机模块，用于接收并提取所述数字电压信号中的直流分量和交流分量，并根据直流分量判断所述光伏系统直流运行回路的低电流等级，同时根据所述低电流等级选用对应灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行电弧判断，当判断为所述直流运行回路中存在电弧时，发送指令至所述控制模块，通过所述控制模块控制所述执行模块切断所述直流运行回路；
其中，所述低电流等级分为0～3.15A、3.15～10A和10～16A三个等级，当所述直流运行回路的低电流等级为0～3.15A时，选用第一灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行判断；当所述直流运行回路的低电流等级为3.15～10A时，选用第二灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行判断；当所述直流运行回路的低电流等级为10～16A时，选用第三灵敏度的电弧判断模型对所述交流分量进行判断，所述第二灵敏度小于所述第三灵敏度并大于第一灵敏度。
2.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述霍尔电流采集模块包括运算放大器U1和非接触式套设在所述直流运行回路上的开环磁芯，所述开环磁芯的同一直径线上设有2个气隙，每个所述气隙内对应设有一霍尔元件，两个霍尔元件的一输出端通过电阻R1分别与所述运算放大器U1的正相输入端相连，两个霍尔元件的另一输出端通过电阻R2与所述运算放大器U1的负相输入端相连，所述运算放大器U1的输出端通过电阻R3与所述运算放大器U1的正相输入端相连，所述运算放大器U1的负相输入端通过电阻R4接地。
3.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述上位机模块采用取平均值的方法从所述数字电压信号提取直流分量，然后将所述数字电压信号减去所述直流分量提取得到所述交流分量。
4.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述第一灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：
将各低电流等级下的电弧波形数据集作为第一有电弧的训练素材，将各低电流等级下的无电弧波形数据集和全部扰动的电流波形数据集作为第一无电弧的训练素材；
将所述第一有电弧的训练素材和所述第一无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，生成所述第一灵敏度的电弧判断模型。
5.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述第二灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：
将各低电流等级下的电弧波形数据集作为第二有电弧的训练素材，将各低电流等级下的无电弧波形数据集和部分扰动的电流波形数据集作为第二无电弧的训练素材；
将所述第二有电弧的训练素材和所述第二无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，生成所述第二灵敏度的电弧判断模型。
6.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述第三灵敏度的电弧判断模型的构建方法为：
将各低电流等级下的电弧波形数据集作为第三有电弧的训练素材，将各低电流等级下的无电弧波形数据集作为第三无电弧的训练素材；
将所述第三有电弧的训练素材和所述第三无电弧的训练素材分别进行归一化处理后，再经过FFT算法进行频域特征提取后提供给机器学习算法，生成所述第三灵敏度的电弧判断模型。
7.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述执行模块包括电磁继电器，所述电磁继电器包括线圈和受所述线圈控制的触点，所述触点串联在所述光伏系统直流运行回路上，所述线圈与所述控制模块相连。
8.根据权利要求7所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述执行模块还包括警报器和蜂鸣器，所述警报器和所述蜂鸣器分别与所述控制模块相连。
9.根据权利要求8所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述执行模块还包括合闸/断路开关，所述合闸/断路开关的一端与所述控制模块的控制端相连，所述合闸/断路开关的另一端接地。
10.根据权利要求1所述的低电流等级下的直流电弧自动检测及断路系统，其特征在于，所述控制模块采用单片机控制芯片，所述单片机控制芯片通过USB接口与所述上位机模块进行通信。
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