CN114966472A - 一种电弧光谱识别方法和装置 - Google Patents

一种电弧光谱识别方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114966472A
CN114966472A CN202210914105.2A CN202210914105A CN114966472A CN 114966472 A CN114966472 A CN 114966472A CN 202210914105 A CN202210914105 A CN 202210914105A CN 114966472 A CN114966472 A CN 114966472A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light intensity
arc
spectrum
wavelength
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210914105.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114966472B (zh
Inventor
丁心志
许守东
李明
申加旭
赛俊聪
沈鑫
刘斌
李达义
刘应洁
金琦
王清
赖翔
崔林
章云江
王雪晋
汪威宇
范美位
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan Electric Power Test and Research Institute Group Co Ltd
Original Assignee
Yunnan Electric Power Test and Research Institute Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan Electric Power Test and Research Institute Group Co Ltd filed Critical Yunnan Electric Power Test and Research Institute Group Co Ltd
Priority to CN202210914105.2A priority Critical patent/CN114966472B/zh
Publication of CN114966472A publication Critical patent/CN114966472A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114966472B publication Critical patent/CN114966472B/zh
Priority to PCT/CN2023/106109 priority patent/WO2024027455A1/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1218—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using optical methods; using charged particle, e.g. electron, beams or X-rays
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Abstract

本发明涉及一种电弧光谱识别方法和装置，属于电力系统继电保护技术领域。该方法采用欧式距离，通过最小化目标函数，利用光谱阈值截断方法，快速找出电弧的本质光谱，进而给保护控制装置信号，便于保护控制装置输出报警、跳闸信号。采用本发明后，动作速度快、安装调试方便、可扩展性强、可靠性高、性价比高。对应电弧光谱识别方法研制出电弧光谱识别装置，尤其是在现有开关柜上加装此类光谱识别装置，能使现有的开关柜运营更可靠、更安全。

Description

一种电弧光谱识别方法和装置
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种电弧光谱识别方法和装置。
背景技术
故障经过长时间运行，易引发严重的电缆沟、开关柜、甚至变电站起火事故。接地故障电流由于电与介质初期不稳定接触、电弧不稳定燃烧、介质物理化学变化等原因，因而弧光故障具有一定的随机性，故障电流存在非线性畸变，这一特点得到研究者的广泛认同，这种畸变主要源于燃弧过程中阻抗和介质的非线性。
DL/T 872-2016《小电流接地系统单相接地故障选线装置技术条件》规定："故障选线装置应能准确选出故障支路"，中性点经消弧线圈接地方式时，需要注入变频和行波信号，即不能对接地故障性质进行判断，不易及时切除永久性单相接地故障线路，在发生人身触电时不能及时脱离电源，存在较大的安全风险；当中性点经小电阻接地时，故障电流较大，可抑制间歇性弧光接地过电压的产生，馈线零序保护会顺利动作使线路跳闸，但动作时间较长（大于3s），假设故障线路不能被及时切除，线路会造成极大的人身安全风险，2019年5月10日南方电网公司某供电局10kV组合互感器（油浸式）爆炸起火，线路保护装置动作时间太慢，没有及时切断电源，并最终导致2人死亡事故，教训极其惨烈。在电气火灾和人身防护的需求下，弧光保护技术得到快速发展，GB/T 14598.302-2016《弧光保护装置技术要求》对配电系统弧光保护装置提出动作时间在20ms内切除弧光故障，弧光保护逻辑有弧光单判据，弧光和电流双判据两种方式，目前应用较多的是双判据，保护装置动作逻辑如图2所示，多处安装弧光探头和电流传感器，弧光传感器安装在母线侧，电流传感器安装在进线处，直接取“与”操作，作为出口信号。由于弧光保护逻辑的限值，且用户存在弧光保护，致使出口跳闸信号一般都送入进线断路器处，扩大了停电范围，影响了供电可靠性。
现有专利ZL201310038256.7，名称：一种高精度电信号测量设备装置和方法，主要给出了电学信号的补偿识别和控制计量方法，没有给出光谱的准确识别方法；专利ZL201610945569.4，名称：一种弧光保护装置及其故障诊断方法，也是采集相应的电压、电流信号，使弧光故障诊断方法加准备，没有涉及光谱的信息。传感器，如光谱检测传感器采集到的电弧光谱信号如图3所示，一般包括2个参数，x为波长，y为光强度，对应电弧不同光谱波长，则存在x1…xn，不同电弧强度，则存在y1…yn，由于电弧产生时，外界光源（如太阳光、室内照明光源）的干扰，使得准确判断出电弧发生，存在一定的难度，甚至存在误判风险，因此如何克服现有技术的不足是目前电力系统继电保护技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种电弧光谱识别方法和装置，克服了现有弧光光谱识别方法存在可靠性不高的问题，解决存在光干扰源状况下光谱的准确测量问题，提高光谱检测准确性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电弧光谱识别方法，包括以下步骤：
步骤（1），通过电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱数值曲线；
步骤（2），对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
步骤（3），对步骤（2）获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
步骤（4），按照目标函数
Figure 290898DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 977094DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 715243DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 828693DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 268770DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；D为迭代次数；
步骤（5），当步骤（4）得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
进一步，优选的是，步骤（2）中，n的取值为光强度大于截断阈值测量点数量的20倍及以上；不同测量点的波长间距为光强度测量点的分辨率。
进一步，优选的是，步骤（3）中，设n个波长光谱测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
这些波长光谱测量点间的欧式距离d ij (x)为：
Figure 758657DEST_PATH_IMAGE006
。
进一步，优选的是，步骤（4）中，dc的取值范围为[dc最小值,dc最大值]，其中，dc最大值为电弧光谱最大波长减去最小波长，最小值为dc最大值的2%到10%。
进一步，优选的是，步骤（4）中，dc为电弧光谱最大波长减去最小波长的20%。
进一步，优选的是，光强阈值不低于肉眼感知电弧光强度的最大值。
进一步，优选的是，光强阈值在室内封闭空间内为5000 Lux-10000Lux，在室外环境中为15000 Lux -40000Lux。
本发明同时提供一种电弧光谱识别装置，包括电弧传感器和识别系统，电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱，传输至识别系统；
所述的识别系统包括：
第一处理模块，用于对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
第二处理模块，用于对获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
第三处理模块，用于按照目标函数
Figure 351313DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 979871DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 657977DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 685976DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 133138DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；
电弧短路判断模块，用于当第三处理模块处理得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述电弧光谱识别方法的步骤。
本发明另外提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述电弧光谱识别方法的步骤。
本发明步骤（1）中，通过电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱数值曲线；然后可判断获得电弧光谱数值曲线中电弧最大光谱波长点和最小光谱波长点；根据电弧光谱传感器的测量范围，最大光谱波长点为电弧光谱传感器最大测量范围的上限值；最小光谱波长点为电弧光谱传感器最小测量范围的下限值。
本发明步骤（3）中，目标函数最小值对应的yi，即为电弧光谱的波长输出光强度准确值yi。
本发明步骤（4）中，
Figure 853969DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数，取值为5000-20000，优选为10000。本发明对迭代次数D不做限制。
本发明步骤（5）中，光强阈值优选在室内封闭空间内为5000 Lux-10000Lux，在室外环境中为15000 Lux -40000Lux。由于光强度在光纤传输过程中会存在衰减现象，本发明给出的上述优选值是采用归一化处理过的，即此时光纤长度为1m时等效出来的。
通过本发明方法迭使得电弧的测量不受外部光源或干扰源光谱的影响，正确识别并输出电弧的特征波长及相对应的光强度。
当本发明判定电弧短路已经发生，则输出控制信号到上一级监控预警系统或装置中，然后显示“报警”，“跳闸”信号在上一级监控预警系统或装置，方便监控预警系统或装置人工进一步判别或直接投切断路器动作回路。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明方法测量准确，动作速度快、可扩展性强、可靠性高、性价比高，特别是在有日光灯等干扰源（200nm-1500nm）情况下，仍能准确识别光谱的特征波长，识别准确率提高了18%-25%。
假设现有开关柜加装弧光保护装置的条件下，由于识别短路比现有传统弧光保护装置更准确，因此有助于使现有的开关柜运营更可靠、更安全。例如当电弧短路情况下，电弧测量点波长与光强度的转换系数
Figure 19372DEST_PATH_IMAGE005
，识别准确率提高了18%-25%，尤其是
Figure 851061DEST_PATH_IMAGE005
取值10000，识别准确率可稳定提高25%。
附图说明
图1为本发明电弧光谱识别方法的流程图；
图2为传统高性能弧光保护方法；其中，Td表示时间继电器，≥1表示取逻辑或，&表示取逻辑与；
图3为正常电弧光谱识别曲线；
图4为本发明电弧光谱识别装置的结构示意图；
图5为本发明电子设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
开关柜体内产生弧光故障时，常规多采用双判据(过流、弧光信号)进行诊断，或采用“多判据”进行诊断测量，即多了零序电流、零序电压、低电压信号判据，由于常规开关柜体内，多个高压一次设备集结，这些设备会在短路时产生不同的零序电流、零序电压信号，即而在短路故障发生时，零序信号也会发生突变，在这种条件下，首先多种信号自由结合进行，部分间隔一点时间，一般为0.2-2个周波，这个主要是考虑单相或三相弧光短路时，当前相或三相出现电压、电流跳变时，作为中性点电流、电压信号均会出现突变，不同硬件条件不一样，有的安装有中性点电流互感器、中性点电压互感器，直接从互感器二次线圈取出即可，没有安装中性点电流互感器、中性点电压互感器的情况，需要把电压信号、电流信号做一个软件连接，即末端连接到一起，作为互感器中性电压信号、中性电流信号。如图2所示，对单个开关柜可看作是一个封闭的电磁场，由于电弧产生时，短路事件已经发生，易受电磁场影响，因此需要采集零序电流、过流信号等进行判断，而且电信号为了将这种杂波信号隔离，需要耗费巨大的计算量，增加硬件成本，还不一定能够识别准确，因此本发明在常规电弧光监测方法上，提出一种新的电弧光谱识别方法，可应用于高性能弧光监测。
传感器采集到的电弧光谱信号一般包括2个参数（如光谱检测传感器采集到的电弧光谱信号如图3所示），x为波长，y为光强度，对应电弧不同光谱波长，则存在x1…xn，不同电弧强度，则存在y1…yn，由于电弧产生时，外界光源（如太阳光、室内照明光源）的干扰，使得准确判断出电弧发生，存在一定的难度，甚至存在误判风险，本发明提出一种电弧光谱准确识别方法和装置。
一种电弧光谱识别方法，包括以下步骤：
步骤（1），通过电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱数值曲线；
步骤（2），对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
步骤（3），对步骤（2）获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
步骤（4），按照目标函数
Figure 670506DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 562239DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 214937DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 584738DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 6493DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；D为迭代次数；
步骤（5），当步骤（4）得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
步骤（2）中，n的取值为光强度大于截断阈值测量点数量的20倍及以上；不同测量点的波长间距为光强度测量点的分辨率。
步骤（3）中，设n个波长光谱测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
这些波长光谱测量点间的欧式距离d ij (x)为：
Figure 69126DEST_PATH_IMAGE006
。
步骤（4）中，dc的取值范围为[dc最小值,dc最大值]，其中，dc最大值为电弧光谱最大波长减去最小波长，最小值为dc最大值的2%到10%。
步骤（4）中，dc为电弧光谱最大波长减去最小波长的20%。
光强阈值不低于肉眼感知电弧光强度的最大值。
光强阈值在室内封闭空间内为5000 Lux-10000Lux，在室外环境中为15000 Lux-40000Lux。
由于光谱的范围非常宽，波长从0.1nm的宇宙射线到100km的近红外波，涉及15个数量级，这样的迭代方法非常漫长，因此本发明采用对任意波长的光强度cd i 进行相关迭代。遍历所有测量点，一直找到目标函数的最小值，即为电弧光谱的特征波长，特征波长对应的光强度即为电弧准确的光强度。
如图4所示，一种电弧光谱识别装置，其特征在于：包括电弧传感器101和识别系统，电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱，传输至识别系统；
所述的识别系统包括：
第一处理模块102，用于对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
第二处理模块103，用于对获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
第三处理模块104，用于按照目标函数
Figure 943542DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 382613DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 409606DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 643141DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 4853DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；D为迭代次数；
电弧短路判断模块105，用于当第三处理模块处理得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图5，该电子设备可以包括：处理器(processor)201、通信接口(Communications Interface)202、存储器(memory)203和通信总线204，其中，处理器201，通信接口202，存储器203通过通信总线204完成相互间的通信。处理器201可以调用存储器203中的逻辑指令，以执行如下方法：
获取电弧光谱数值曲线；
对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
对获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
按照目标函数
Figure 716457DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 112803DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 251660DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 100668DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 615963DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；D为迭代次数；
当得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
此外，上述的存储器203中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的电弧光谱识别方法，例如包括：
获取电弧光谱数值曲线；
对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
对获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
按照目标函数
Figure 866815DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 691421DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 762145DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 81131DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 248807DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；
当得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
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。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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。
应用实例
某电弧光谱识别曲线如图3所示，dc表示光谱测量点光强度的截断阈值取（15000-40000）Lux，本实例中取20000 Lux，大于此截断阈值的测量光谱测量点有45个，光谱最大测量波长为820nm，最小测量波长为200nm，光谱波长测量分辨率为2nm，所有测量点为310个，
Figure 995046DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数，取值10000，根据电弧光谱识别目标函数最小的迭代规律，找到电弧光谱的特征波长为426nm，此时对应的光强度为28400Lux，大于光强阈值，光强阈值为25000 Lux，证明此时已经发生电弧短路，因此输出电弧短路控制信号。此光强阈值一般情况下，在有外界光源干扰情况下何没有干扰情况下是不一样的，有外界光源干扰情况下，光强阈值要大于没有外界光源干扰情况下光强阈值的2倍及以上。此外判断短路实际是否发生的光强阈值与光纤衰减有关系，在安装和出厂时需要根据光纤长度进行标定。
假设此时电弧光谱的特征波长，对应的光强度小于光强阈值，证明此时没有发生电弧短路，因此不输出电弧短路控制信号。即只有计算目标函数最小时对应yi大于等于光强阈值时，证明此时已经发生电弧短路；光强度小于光强阈值时，证明此时没有发生电弧短路。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种电弧光谱识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1），通过电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱数值曲线；
步骤（2），对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
步骤（3），对步骤（2）获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
步骤（4），按照目标函数
Figure 392407DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 515083DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 474949DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 392089DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 702985DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；D为迭代次数；
步骤（5），当步骤（4）得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
2.根据权利要求1所述的电弧光谱识别方法，其特征在于：步骤（2）中，n的取值为光强度大于截断阈值测量点数量的20倍及以上；不同测量点的波长间距为光强度测量点的分辨率。
3.根据权利要求1所述的电弧光谱识别方法，其特征在于：步骤（3）中，设n个波长光谱测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
这些波长光谱测量点间的欧式距离d ij (x)为：
Figure 114506DEST_PATH_IMAGE006
。
4.根据权利要求1所述的电弧光谱识别方法，其特征在于：步骤（4）中，dc的取值范围为[dc最小值,dc最大值]，其中，dc最大值为电弧光谱最大波长减去最小波长，最小值为dc最大值的2%到10%。
5.根据权利要求4所述的电弧光谱识别方法，其特征在于：步骤（4）中，dc为电弧光谱最大波长减去最小波长的20%。
6.根据权利要求1所述的电弧光谱识别方法，其特征在于：光强阈值在室内封闭空间内为5000 Lux-10000Lux，在室外环境中为15000 Lux -40000Lux。
7.一种电弧光谱识别装置，其特征在于：包括电弧传感器和识别系统，电弧传感器测量短路造成的电弧，得到电弧光谱，传输至识别系统；
所述的识别系统包括：
第一处理模块，用于对电弧光谱光强度的测量值进行从大到小进行降序排序，找到光强度排序靠前的n个波长光谱的测量点，该n个测量点的波长依次为x1，x2，…，xn，光强度依次为y1，y2，…，yn；
第二处理模块，用于对获得的n个波长光谱的测量点之间的欧式距离进行计算；
第三处理模块，用于按照目标函数
Figure 928878DEST_PATH_IMAGE001
最小化进行迭代计算，直到找到S最小时对应的yi；
其中，
Figure 282499DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 815112DEST_PATH_IMAGE003
式中，yj D表示第D次迭代时的光强值，其中，yj D的初始值设为n个波长光谱测量点中的光强度最大值；然后每次迭代时，取n个波长光谱测量点中的光强度大于dc的任意一个测量点的光强度值；cd i 为第i个电弧测量点的光强度；
Figure 14012DEST_PATH_IMAGE004
为n个波长光谱测量点中波长xi和xj的欧式距离，dc为光谱测量点光强度的截断阈值；
Figure 948470DEST_PATH_IMAGE005
为测量点波长与光强度的转换系数；
电弧短路判断模块，用于当第三处理模块处理得到的光强度yi大于等于设定的光强阈值时，则判定电弧短路已经发生，否则没有发生电弧短路。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述电弧光谱识别方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述电弧光谱识别方法的步骤。
CN202210914105.2A 2022-08-01 2022-08-01 一种电弧光谱识别方法和装置 Active CN114966472B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210914105.2A CN114966472B (zh) 2022-08-01 2022-08-01 一种电弧光谱识别方法和装置
PCT/CN2023/106109 WO2024027455A1 (zh) 2022-08-01 2023-07-06 一种电弧光谱识别方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210914105.2A CN114966472B (zh) 2022-08-01 2022-08-01 一种电弧光谱识别方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114966472A true CN114966472A (zh) 2022-08-30
CN114966472B CN114966472B (zh) 2022-10-21

Family

ID=82970043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210914105.2A Active CN114966472B (zh) 2022-08-01 2022-08-01 一种电弧光谱识别方法和装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114966472B (zh)
WO (1) WO2024027455A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024027455A1 (zh) * 2022-08-01 2024-02-08 云南电力试验研究院(集团)有限公司 一种电弧光谱识别方法和装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020188580A1 (en) * 2000-12-14 2002-12-12 Timbre Technologies, Inc. System and method for grating profile classification
CN101847825A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 古河电气工业株式会社 波长可变光源装置
CN103823179A (zh) * 2014-01-15 2014-05-28 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种非接触式空间高频高压断路器动作特性测量方法
US20150346261A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Fault arc detection method and detection device
CN107064753A (zh) * 2017-03-23 2017-08-18 西南交通大学 弓网电弧等离子体多参数获取方法和装置
CN110308377A (zh) * 2019-07-23 2019-10-08 南京航空航天大学 一种用于多电飞机直流系统的电弧检测方法
CN112285504A (zh) * 2020-10-27 2021-01-29 华北电力大学 多谱段日盲窄带紫外成像仪及其检测不同放电状态的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8054594B2 (en) * 2009-06-18 2011-11-08 General Electric Company ARC flash detection system
KR101307470B1 (ko) * 2013-07-10 2013-09-12 주식회사 케이디파워 아크플래시 감지 맨 머신 인터페이스
CN104569684B (zh) * 2015-01-14 2017-08-25 上海和伍复合材料有限公司 一种基于电弧光谱信号的故障电弧检测方法
CN110441647A (zh) * 2019-09-06 2019-11-12 云南电网有限责任公司电力科学研究院 基于光谱强度信息的弧光危险评估方法及装置
CN110794326A (zh) * 2019-09-26 2020-02-14 昆明理工大学 一种配电系统短路保护的选线方法、装置及其系统
CN114966472B (zh) * 2022-08-01 2022-10-21 云南电力试验研究院(集团)有限公司 一种电弧光谱识别方法和装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020188580A1 (en) * 2000-12-14 2002-12-12 Timbre Technologies, Inc. System and method for grating profile classification
CN101847825A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 古河电气工业株式会社 波长可变光源装置
CN103823179A (zh) * 2014-01-15 2014-05-28 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种非接触式空间高频高压断路器动作特性测量方法
US20150346261A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Fault arc detection method and detection device
CN107064753A (zh) * 2017-03-23 2017-08-18 西南交通大学 弓网电弧等离子体多参数获取方法和装置
CN110308377A (zh) * 2019-07-23 2019-10-08 南京航空航天大学 一种用于多电飞机直流系统的电弧检测方法
CN112285504A (zh) * 2020-10-27 2021-01-29 华北电力大学 多谱段日盲窄带紫外成像仪及其检测不同放电状态的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHANBEN CHEN 等: "Basic Characteristics of Arc Spectrum in P-GTAW Process", 《KEY TECHNOLOGIES OF INTELLIGENTIZED WELDING MANUFACTURING》 *
丁心志 等: "电弧光光谱成分特性及其应用分析", 《电气工程学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024027455A1 (zh) * 2022-08-01 2024-02-08 云南电力试验研究院(集团)有限公司 一种电弧光谱识别方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024027455A1 (zh) 2024-02-08
CN114966472B (zh) 2022-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10132853B2 (en) Wide area fault detection method using PMU data
EP1714366B1 (en) High impedance fault detection
CN110007197B (zh) 串联电弧故障检测系统及检测方法
WO2019127440A1 (zh) 一种直流电弧的处理方法及装置
CN102135555B (zh) 低压系统串联电弧故障识别方法
CN109490701A (zh) 一种工频串联电弧故障检测方法
CN114966472B (zh) 一种电弧光谱识别方法和装置
CN109596956B (zh) 直流串联电弧检测方法及装置
CN109828181A (zh) 一种基于modwt的变压器绕组轻微故障检测方法
WO2023206897A1 (zh) 基于电能多维信息融合的单相接地故障辨识方法及系统
CN105606955B (zh) 一种基于数值微分与经验模态分解的故障线路判别方法
Nikoofekr et al. Nature of fault determination on transmission lines for single phase autoreclosing applications
Gong et al. Series arc fault identification method based on multi-feature fusion
CN104062555B (zh) 配电线路高阻接地故障特征谐波的辨识方法
CN104090211B (zh) 一种配电线路高阻接地故障的在线检测方法
Eissa New differential busbar characteristic based on high frequencies extracted from faulted signal during current transformer saturation
CN206096341U (zh) 应用于配电网单相故障接地工况下的故障线路识别装置
CN104332968A (zh) 基于高压直流输电线路的电流差动保护方法
Patel et al. Auto‐reclosing scheme with adaptive dead time control for extra‐high‐voltage transmission line
WO2022265794A1 (en) Arc fault detection using machine learning
Zhou et al. Method of cable incipient faults detection and identification based on wavelet transform and gray correlation analysis
Adewole Investigation of methodologies for fault detection and diagnosis in electric power system protection
Wu et al. A new algorithm for busbar protection based on the comparison of initial traveling wave power
Musa Faulted‐phase identification scheme for series‐compensated transmission lines during the power swing
Mahmoud Simple algorithm for fault detection, classification and direction discrimination in power systems based on digital current signals processing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant