RU2484487C2 - Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле - Google Patents
Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484487C2 RU2484487C2 RU2009145739/28A RU2009145739A RU2484487C2 RU 2484487 C2 RU2484487 C2 RU 2484487C2 RU 2009145739/28 A RU2009145739/28 A RU 2009145739/28A RU 2009145739 A RU2009145739 A RU 2009145739A RU 2484487 C2 RU2484487 C2 RU 2484487C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- class
- database
- current
- voltage
- Prior art date
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
- G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Изобретение относится к определению появления электрической дуги на электрическом кабеле. Сущность изобретения: устройство (1) содержит базу (10) данных, содержащую множество классов принадлежностей, из которых первый класс относится к фазе коронного разряда, и узел (5), содержащий средство для измерения электрического тока и электрического напряжения на электрическом кабеле (2), средство для фильтрации значений измерений и средство для преобразования значений отфильтрованных измерений в цифровую форму и формирования двух сегментов цифровых данных, а также блок (8) обработки информации, содержащий средство для обработки каждого из двух сегментов функциями для формирования окончательного вектора, средство для определения класса принадлежности окончательного вектора, используя базу (10) данных, и средства для вывода заключения о наличии или отсутствии электрической дуги. Технический результат - возможность определения появления электрической дуги. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение касается способа и устройства для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле, например кабеле, являющемся частью пучка электрических кабелей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что появление электрической дуги является результатом медленного ухудшения изоляции кабелей, используемых для распределения электрической энергии переменного тока или постоянного тока, и обусловлено агрессивной окружающей средой, т.е. влажностью воздуха, плесенью, истиранием, вибрацией соединительных зажимов, изменяющимися температурами, срезом и т.д.
Появление электрической дуги подразделяется на четыре последовательных фазы увеличения энергии:
фазы коронного разряда, соответствующей возникновению дуги;
фазы электропроводности единственного полупериода, соответствующей пробою диэлектрика с ростом интенсивности;
фазы электропроводности двойного полупериода;
фазы трекинга диэлектрика (слежения) дуги. Последняя фаза является фазой электрического разряда ограниченной интенсивности, распространяющегося вдоль электрических кабелей, который может привести к частичному или полному разрушению пучка электрических кабелей в результате обугливания изоляции кабеля.
Кроме ухудшения изоляции электрического кабеля появлению электрической дуги также способствует ослабленная линия связи и истирание кабеля.
Из уровня техники известны защитные устройства, называемые автоматами с тепловым расцепителем, которые обеспечивают так называемую "максимальную токовую" защиту. Однако обычные автоматы с тепловым расцепителем, которые защищают кабели электропитания в случае, когда энергия, потребляемая подсоединенной нагрузкой, превышает ее номинальное значение, не подходят для защиты от явлений дугового разряда из-за низкой интенсивности, при которой происходят появления дугового разряда и распространяются через электрическую сеть, причем низкая интенсивность будет недостаточной для запуска автоматов с тепловым расцепителем.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей настоящего изобретения является определение появления электрической дуги, чтобы иметь возможность избежать вредных последствий, упомянутых выше.
Поставленная задача согласно изобретению решена путем создания способа определения быстро и наиболее эффективным образом появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле, например, образующем часть пучка электрических кабелей, в котором
А) предварительно определяют базу данных, содержащую множество классов, содержащих первый класс, относящийся к фазе обнаруживаемого коронного разряда и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к процессам, создающим помехи процессу определения,
В/ затем осуществляют последовательно следующие шаги
а) на фазе сбора данных:
α) измеряют электрический ток и измеряют электрическое напряжение непосредственно на упомянутом электрическом кабеле,
β) фильтруют полученные значения тока и напряжения,
γ) отфильтрованные значения преобразуют в цифровую форму для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,
b) на следующем шаге:
α) каждый из сегментов обрабатывают множеством частных функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор,
β) используя упомянутую базу данных и окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляющих выполненные измерения, определяют класс, к которому принадлежит упомянутый окончательный вектор,
γ) определяют, что:
электрическая дуга существует, если определенный класс представляет собой первый класс, относящийся к фазе коронного разряда,
в противном случае, электрическая дуга не существует.
Следовательно, предложенное изобретение позволяет эффективно определять появление электрической дуги, возникающей на любом типе электрического кабеля или жгута электрических кабелей, и, в частности, на кабеле или жгуте кабелей, установленных на летательном аппарате, например на авиалайнере.
Более того, путем определения фазы коронного разряда возможно определить появление электрической дуги сразу же в момент его возникновения (как указано выше, фаза коронного разряда соответствует началу появления электрической дуги), так что возможно заранее предпринять все меры, необходимые для предотвращения трекинга диэлектрика дуги и его последствий, упомянутых выше.
Следует также заметить, что защита, предлагаемая заявленным изобретением, может быть реализована в сочетании с обычной "максимальной токовой" защитой.
Фаза коронного разряда, которую определяют согласно изобретению, характеризуется:
низкой энергией;
полосой высоких частот, отдельных и независимых от частоты сети;
случайной амплитудой, частотой и периодом, и
одновременным изменением напряжения и тока.
Определение фазы коронного разряда является сложным, в частности, из-за его случайных характеристик. Более того, в окружающей среде летательного аппарата, т.е. когда кабели под контролем установлены на летательном аппарате, они подвергаются многим видам внешнего электромагнитного воздействия высокой интенсивности (например, молнии) и электромагнитного воздействия низкой интенсивности (например, радиолокатора). Поскольку появление коронного разряда имеет низкую интенсивность, электромагнитное воздействие может ухудшить качество определения и надежность электрической дуги и может вызвать ложный запуск. Более того, каждый электрический кабель запитывает нелинейную нагрузку, образуя искажения и создавая высокочастотные гармоники (компьютер, посадочные фары и т.д.), которая также потенциально может усложнить процесс обнаружения. Однако изобретение позволяет исключить эти риски посредством учета классов воздействий (в частности, электромагнитным воздействиям и нагрузкам), создающим помехи процессу обнаружения, и посредством различения между детектируемыми коронными разрядами и возмущающими воздействиями.
В конкретном варианте воплощения изобретения
на шаге В.а.α измерение тока и напряжения выполняют синхронно, чтобы сохранить фазовое соотношение между током и напряжением, и/или
на шаге В.а.β осуществляют полосовую фильтрацию, чтобы устранить информацию, относящуюся к сети электропитания,
частные функции, использованные на операции В.b.α, предназначены для выделения интерпретируемых главных компонент сигнала (окончательного вектора) для сравнения с базой данных, и/или
окончательный вектор получают посредством объединения первого и второго векторов.
В предпочтительном варианте воплощения на шаге В.b.β определяют вероятность принадлежности окончательного вектора к соответствующим классам базы данных, при этом на шаге В.b.γ по меньшей мере, выполняется следующее условие: вероятность принадлежности к первому классу выше, чем другие определенные вероятности.
В этом случае вероятности определяют предпочтительно с помощью Байесовского (Bayesian) решения.
Более того, на шаге B.b.γ предпочтительно приходят к заключению, что имеет место электрическая дуга, если также удовлетворяются следующие условия:
вероятность принадлежности к первому классу выше порога неоднозначности,
плотность вероятности больше заранее заданной величины,
расстояние Махаланобиса (Mahalanobis) меньше заранее заданной величины.
Более того, на шаге B.b.β будет предпочтительно, если:
Окончательный вектор проецируют в подпространство для получения представляющей точки, имеющей сокращенное число главных компонент,
эту точку проецируют в пространства, представляющие классы базы данных для получения соответствующих вероятностей этой точки, принадлежащих упомянутым классам, представляющей окончательный вектор.
Базу данных предпочтительно формируют путем тренировки (пробных измерений) на шаге предварительных измерений. Базу данных предпочтительно формируют из измерений, выполняемых на электрических кабелях, подвергнутых воздействиям, для которых требуется образовать классы посредством выполнения, по меньшей мере, шагов B.a.α, B.a.β, B.a.γ, B.b.α.
Настоящее изобретение также касается устройства для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле, характеризующегося тем, что оно содержит, по меньшей мере,
базу данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который должен быть определен, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к появлениям, создающим помехи процессу обнаружения,
первое средство для измерения электрического тока и измерения электрического напряжения непосредственно на электрическом кабеле,
второе средство для фильтрации значений тока и напряжения,
третье средство для преобразования в цифровую форму отфильтрованных величин для образования двух сегментов цифровых данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,
четвертое средство для обработки каждого из сегментов множеством специальных функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин относится к току, образующему первый вектор, и набор скалярных величин относится к напряжению, образующему второй вектор,
пятое средство для определения класса, к которому принадлежит вектор формы, полученный из первого и второго векторов и представляющий измерения, выполняемые первым средством, используя базу данных,
средство для осуществления заключения о наличии или отсутствии электрического разряда из результата обработки, выполняемой пятым средством.
В конкретном варианте воплощения изобретения устройство дополнительно содержит:
средство электропитания, подсоединенное к электрическому кабелю, который подвергается мониторингу и запитывается электроэнергией, и обеспечивающее исключение использования специального электропитания для устройства определения, и/или
блок переключения, предназначенный для прерывания тока, подаваемого электрическим кабелем, который автоматически подвергается мониторингу в случае определения появления электрической дуги. Таким образом, устройство согласно изобретению работает как выключатель.
Устройство согласно изобретению имеет многочисленные преимущества, в частности:
обнаруживает в реальном времени каждое появление дуги, которая возникает на любом типе электрических кабелей сразу же в момент возникновения:
повышает надежность процесса принятия решения и тем самым ограничивает вероятность ложных сигналов тревоги;
увеличивает чувствительность определения электрической дуги и тем самым защищает целостность электрической сети, и
создает устойчивость функции защиты от разрушающих явлений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает блок-схему устройства согласно изобретению;
Фиг.2 и 3 - более подробные схемы средства обработки согласно изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство 1 (фиг.1) предназначено для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле 2, образующем часть пучка электрических кабелей, например, перед трекингом диэлектрика электрической дуги, который мог бы привести к частичному или полному разрушению пучка электрических кабелей. Устройство предназначено, в частности, для увеличения безопасности;
ограничения последствия электрического разряда;
если кабель под контролем монтируется на летательном аппарате, например, на авиалайнере защитить целостность смежных кабелей, не прибегая к компромиссу с работоспособностью летательного аппарата. В последнем случае устройство 1 является бортовым устройством.
Электрический кабель 2, который подвергается непрерывному мониторингу, используется для подсоединения нагрузки 3 обычного типа к генератору 4 электрического тока.
Согласно изобретению устройство 1 содержит блок 5 сбора данных, который подсоединен посредством линий связи 6 и 7 к электрическому кабелю 2,
блок 8 обработки информации, который подсоединен посредством линии 9 связи к блоку 5 сбора информации,
базу 10 данных, которая подсоединена посредством линии 11 связи к блоку 8 обработки информации. База 10 данных содержит множество классов данных C1, С2, С3, из которых первый класс данных C1 относится к фазе коронного разряда (см. ниже), который должн быть обнаружен, а классы данных С2 и С3 относятся к появлениям, склонным создавать помехи процессу определения, в частности, класс С2 относится к электромагнитным воздействиям низкой интенсивности (поля излучения радиолокатора и т.д.), а класс С3 относится к нагрузкам. База 10 данных сформирована подготовительным процессом предварительно.
Фаза коронного разряда, которая рассматривается в настоящем изобретении, характеризуется:
низкой энергией,
полосой высоких частот, отдельных и независимых от частоты сети,
случайной амплитудой, частотой и периодом, и
одновременным изменением напряжения и тока.
Как показано на фиг.2, блок 5 сбора данных содержит:
средства 12 и 13 измерения обычного типа, подсоединенные соответственно к линиям связи 6 и 7 для непосредственного измерения электрического тока и электрического напряжения на электрическом кабеле 2,
средства 14 и 15 фильтрации, подсоединенные соответствующими линиями связи 16 и 17 к соответствующим средствам 12 и 13 измерения и выполненные с возможностью фильтрации измерений тока и напряжения,
средства 18 и 19, подсоединенные соответствующими линиями связи 20 и 21 к средствам 14 и 15 фильтрации и выполненные с возможностью преобразования в цифровую форму измерений, отфильтрованных посредством средств 14 и 15 фильтрации, для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению.
В конкретном варианте воплощения изобретения:
средства 12 и 13 измерения синхронно выполняют измерения тока и напряжения, чтобы сохранить временную связь между током и напряжением. Напряжение и ток измеряют на стадии формирования дуги на фазе электрического кабеля, которая подвергается мониторингу, и
средства 14 и 15 фильтрации осуществляют полосовую фильтрацию, например, посредством преобразования Фурье, чтобы исключить данные (информацию), относящиеся к сети электропитания (генератор 4 тока), причем функция фильтрации выделяет спектральные компоненты, представляющие собой детектируемое формирование электрической дуги.
Кроме того, блок 8 (фиг.3) обработки информации содержит, по меньшей мере,
средство 22, подсоединенное к линии 9 связи, которое включает в себя множество частных интегрированных функций и предназначено для обработки каждого из сегментов, преобразованных в цифровую форму данных, принятых от средств 18 и 19, посредством множества указанных частных функций. Каждая из частных функций обеспечивает на выходе скалярную величину. Набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, а набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор. Назначением упомянутых частных функций является выделение главных компонент сигнала, которые могут быть интерпретированы (окончательный вектор) для сравнения с базой 10 данных;
средство 23, подсоединенное линией 24 связи к средству 22 для определения класса, к которому принадлежит окончательный вектор, используя информацию из базы 10 данных, полученную по линии 11 связи, при этом окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляет измерения, выполненные посредством средств 12 и 13 измерения на электрическом кабеле 2. Поэтому окончательный вектор представляет электрическое состояние упомянутого кабеля 2. Более точно, окончательный вектор получают посредством конкатенации (последовательного соединения) первого и второго векторов, определенных средством 22;
средство 25, подсоединенное посредством линии 26 связи к средству 23, для формирования заключения из результата обработки, проведенной средством 23, о наличии или отсутствии электрической дуги на электрическом кабеле 2.
Более точно:
средство 23 определяет вероятность принадлежности окончательного вектора к классам C1, C2 и С3 базы 10 данных,
средство 25 обеспечивает заключение о том, что имеет место электрическая дуга, если удовлетворяется, по меньшей мере, следующее условие: вероятность принадлежности к классу C1 (относящемуся к фазе коронного разряда) является самой высокой из вероятностей, определенных средством 23.
Как указано выше, цифровые данные восстанавливаются и обрабатываются сегмент за сегментом. Устройство 1 поэтому имеет два сегмента периодического измерения (один для тока и один для напряжения). Устройство 1 определяет, представлен ли коронный разряд или фаза коронного разряда из математического сочетания этих двух сегментов. Математический подход состоит в выполнении классификации измерений тока и напряжения для исследуемой фазы под наблюдением. Общая идея заключается в том, чтобы выделить максимум информации из физического состояния, чтобы иметь возможность характеризовать его по амплитуде, частоте и во времени. Используют несколько математических алгоритмов, чтобы разложить физический сигнал на основе сегментов измерения. Каждый алгоритм имеет свою собственную передаточную функцию. Средство 23 использует сочетание всех этих результатов для распознавания формы (см. ниже).
Средство 23 работает как средство классификации. Для этого оно использует окончательный вектор, характеризующий напряжение и ток исследуемой фазы, и базу 10 данных, представляющих появление дуги, которое должно быть обнаружено. Окончательный вектор проецируется в подпространство, чтобы сократить число главных компонент окончательного вектора. Точка с сокращенными координатами, полученная таким образом, затем проецируется в пространства формы, представляющие классы C1, C2 и С3 базы 10 данных.
Следует отметить, что при анализе главной компоненты, снижающем общее число компонент, вычисляют степень избыточности между переменными, описывающими поведение дуги. Анализ этого типа изменяется с пространства с "m" размерностью на типа изменяется с пространства с "m" размерностью на пространство с "p" размерностью, где "m">"p". Изучение степени избыточности между переменными дает возможность сортировки компонент (переменных), которые должны быть сохранены по порядку размерности. После обработки получают матрицу для прохождения между пространством с "m" размерностью и пространством с "p" размерностью. Например, в начале анализа имеется шесть компонент (или переменных), описывающих три процесса, упомянутых выше, коронные разряды, электромагнитные помехи, нагрузки.
Средство 23 определяет вероятность принадлежности к классу, упомянутому выше, с помощью Байесовского решения.
Байесовское решение основано на законе нормальной вероятности, то есть каждый класс моделируется посредством распределения Гаусса (Gaussian distribution), кульминационная точка (эпицентр) которого соответствует среднему из окончательных векторов. Точка измерения, которая проецируется на плоскость базы данных, подвергается следующим вычислениям:
определение расстояния между этой точкой измерения и эпицентром класса С1,
определение расстояния между этой точкой измерения и эпицентром класса С2,
определение расстояния между этой точкой измерения и эпицентром класса С3.
Этот тип измерения называется измерением расстояния Махаланобиса. Когда вычислены все расстояния, используется теорема Байеса (Bayes) для определения апостериорной вероятности принадлежности к каждому из классов С1, С2, С3. Задействован лишь максимум апостериорной вероятности.
Байесовское решение основано на следующих характеристиках:
где:
wi - класс С1, С2, С3 изменяется от 1 до n, n равно 3 в настоящем примере;
Pr(wi) - априорная вероятность,
P(Z/wi) - плотность вероятности (для нормального закона, упомянутого выше), определенная после этого:
В/ измерения плотности вероятности:
где:
Т указывает транспортированную матрицу;
d - размер входного вектора;,
µi - момент порядка 1 класса i {i = 1 до n};
σi - момент порядка 2 класса i;
wi - класс С1, С2, С3;
Z - точка измерения, полученная в результате разложения на главные компоненты в четырех измерениях,
С/ использования общего Байесового условия:
Таким образом, получено n апостериорных вероятностей, сумма которых равна 1.
Если на вход поступает сигнал, который не принадлежит к какому-либо из имеющих отношение классам C1, C2, С3, предыдущее уравнение будет искажать вычисление, так как по определению сумма равна 1, и следовательно сигналу будет присвоен так или иначе класс.Чтобы избежать такого типа проблем, средство 23 использует стратегию отказа, которая уточняет решение и тем самым уточняет общую функциональную характеристику. Целью стратегии отказа является закрепление границ на пространстве решений базы 10 данных, которое, например, является пятимерным. Это равносильно созданию объема вокруг класса C1. Теория Байеса дает апостериорные вероятности, из которых лишь максимальная вероятность принимается в расчет. Если эта максимальная вероятность соответствует упомянутому классу C1 (коронный разряд), применяется стратегия отказа, так как оценка может быть искаженной.
Благодаря этой стратегии отказа для средств 23, чтобы отнести окончательный вектор (представляющий измерения, выполненные на кабеле 2) к классу C1 коронного разряда, необходимо удовлетворение следующих условий:
апостериорная вероятность, предложенная теоремой Байеса, находится на максимуме для класса C1, то есть P(w1/Z)>P(W2/Z)>P(w3/Z) или P(w1/Z)>P(w3/Z)>P(w2/Z), предполагая, что класс C1 имеет вероятность P(w1/Z);
это последняя вероятность выше, чем порог неоднозначности, а именно 0,33 в случае трех классов C1, C2 и С3;
плотность вероятности нормального распределения больше, чем 2×10-4, и
расстояние Махаланобиса меньше, чем 0,26.
Средство 23 также применяет пороговую процедуру для класса С1 коронного разряда. Если рассматриваемая точка принадлежит пространству (или объему), соответствующему критериям принадлежности к классу С1, средство 25 принимает соответствующее решение. Это решение может принимать несколько форм, в частности, как функция степени развития появления во времени.
Упомянутые средства 25 могут передать это решение по линии связи 27 к информационным средствам 28, например визуальному индикатору (лампочке), звуковому индикатору или экрану дисплея, выполненным с возможностью, там где они применяются, информировать оператора об определении появления дуги.
Средство 25 может также передать команду к переключателю 29 автоматически через линию связи 30, автоматически прервать ток, подаваемый электрическим кабелем 2 к нагрузке 3 в случае определения электрической дуги в электрическом кабеле 2.
Устройство 1 дополнительно содержит средство 31 электропитания, соединено линией 7 связи с электрическим кабелем 2, который подвергается мониторингу и запитывается от них электроэнергией. Устройство 1 запитывается электроэнергией непосредственно с помощью электрического кабеля 2, который подвергается непрерывному мониторингу.
Следует также заметить, что база 10 данных сформирована путем пробных измерений, выполняемых на электрических кабелях, подвергаемых различным воздействиям, для которых требуется образовать классы, используя, по меньшей мере, функции, упомянутые выше, блока 5 сбора данных и средств 22 и 23.
Для образования базы 10 данных проводят измерения в лаборатории, чтобы получить набор измерений, представляющих различные рассматриваемые классы С1, С2 и С3. Измерения подвергают той же самой математической обработке, как будущие измерения, для которых будет использована эта база 10 данных (см. выше).
Устройство 1 согласно изобретению использует классификацию и механизм отказа, основанные на статистике сигнала, которая может отличить появление электрической дуги от внешней помехи. Устройство 1 имеет многочисленные преимущества, в частности:
позволяет определить в реальном времени каждое появление дуги, которое имеет место на любом типе электрических кабелей сразу же в момент возникновения;
позволяет избежать путаницы коронных разрядов с нормальным потреблением нагрузки;
увеличивает надежность принятия решения и тем самым ограничивает вероятность ложных сигналов тревоги;
увеличивает чувствительность обнаружения электрической дуги и тем самым защищает целостность электрической сети, и
создает устойчивость функции защиты от разрушающих явлений.
Более того, устройство 1 работает для электрических сетей постоянного тока и переменного тока независимо от частоты этих электрических сетей. Упомянутое устройство 1 также не зависит от типа нагрузки, подсоединенной к сети, которая подвергается непрерывному мониторингу.
Claims (14)
1. Способ обнаружения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле (2), отличающийся тем, что
А/ предварительно определяют базу (10) данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который следует обнаружить, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к процессам, создающим помехи процессу обнаружения коронного разряда,
В/ затем осуществляют следующие шаги
a) на фазе сбора данных
α) измеряют электрический ток и измеряют электрическое напряжение непосредственно на упомянутом электрическом кабеле (2),
β) фильтруют полученные значения упомянутого тока и напряжения,
γ) отфильтрованные значения преобразуют в цифровую форму для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению, и
b) на последующем шаге
α) каждый из сегментов обрабатывают множеством функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор,
β) используя базу (10) данных и окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляющих выполненные измерения, определяют класс, к которому принадлежит упомянутый окончательный вектор, и
γ) определяют, что
электрическая дуга существует, если определенный класс представляет собой первый класс, относящийся к фазе коронного разряда,
в противном случае, электрическая дуга не существует.
А/ предварительно определяют базу (10) данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который следует обнаружить, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к процессам, создающим помехи процессу обнаружения коронного разряда,
В/ затем осуществляют следующие шаги
a) на фазе сбора данных
α) измеряют электрический ток и измеряют электрическое напряжение непосредственно на упомянутом электрическом кабеле (2),
β) фильтруют полученные значения упомянутого тока и напряжения,
γ) отфильтрованные значения преобразуют в цифровую форму для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению, и
b) на последующем шаге
α) каждый из сегментов обрабатывают множеством функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор,
β) используя базу (10) данных и окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляющих выполненные измерения, определяют класс, к которому принадлежит упомянутый окончательный вектор, и
γ) определяют, что
электрическая дуга существует, если определенный класс представляет собой первый класс, относящийся к фазе коронного разряда,
в противном случае, электрическая дуга не существует.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге B.a.α измерения тока и напряжения выполняют синхронным образом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге B.a.β осуществляют полосовую фильтрацию.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что функции, использованные на шаге В.b.α, предназначены для выделения интерпретируемых главных компонент сигнала для сравнения с базой (10) данных.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что окончательный вектор получают посредством конкатенации (последовательного соединения) первого и второго векторов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге B.b.β определяют вероятности окончательного вектора, принадлежащего к соответствующим классам базы (10) данных, а на шаге B.b.γ приходят к заключению, что имеет место электрическая дуга, если, по меньшей мере, удовлетворяется следующее условие: вероятность принадлежности к первому классу выше, чем определенные вероятности.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что вероятности определяют с помощью Байесовского решения.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что на шаге B.b.γ приходят к заключению, что имеет место электрическая дуга, если также удовлетворяются следующие условия:
вероятность принадлежности к первому классу выше порога неоднозначности,
плотность вероятности больше заранее заданной величины, и
расстояние Махаланобиса меньше заранее заданной величины.
вероятность принадлежности к первому классу выше порога неоднозначности,
плотность вероятности больше заранее заданной величины, и
расстояние Махаланобиса меньше заранее заданной величины.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что на шаге B.b.β:
окончательный вектор проецируют в подпространство для получения представляющей точки, имеющей сокращенное число главных компонент, и
эту точку проецируют в пространства, представляющие классы базы (10) данных для получения соответствующих вероятностей этой точки, принадлежащих упомянутым классам, представляющей окончательный вектор.
окончательный вектор проецируют в подпространство для получения представляющей точки, имеющей сокращенное число главных компонент, и
эту точку проецируют в пространства, представляющие классы базы (10) данных для получения соответствующих вероятностей этой точки, принадлежащих упомянутым классам, представляющей окончательный вектор.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что базу (10) данных формируют путем тренировки (пробных измерений) на шаге предварительных измерений.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что базу (10) данных формируют из измерений, выполняемых на электрических кабелях, подвергнутых воздействиям, для которых требуется образовать классы посредством выполнения, по меньшей мере, шагов B.a.α, B.a.β, B.a.γ, B.b.α.
12. Устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле (2), отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере,
базу (10) данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который должен быть определен, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к явлениям, создающим помехи процессу обнаружения,
первое средство (12, 13) для измерения электрического тока и измерения электрического напряжения непосредственно на электрическом кабеле (2), второе средство (14, 15) для фильтрации значений тока и напряжения,
третье средство (18, 19) преобразования в цифровую форму отфильтрованных величин для образования двух сегментов цифровых данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,
четвертое средство (22) для обработки каждого из сегментов множеством функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящийся к напряжению, образует второй вектор,
пятое средство (23) для определения класса, к которому принадлежит окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов и представляющий измерения, выполняемые первым средством (12, 13), используя базу (10) данных, и
средство (25) для осуществления заключения о наличии или отсутствии электрического разряда из результата обработки, выполняемой пятым средством (23).
базу (10) данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который должен быть определен, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к явлениям, создающим помехи процессу обнаружения,
первое средство (12, 13) для измерения электрического тока и измерения электрического напряжения непосредственно на электрическом кабеле (2), второе средство (14, 15) для фильтрации значений тока и напряжения,
третье средство (18, 19) преобразования в цифровую форму отфильтрованных величин для образования двух сегментов цифровых данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,
четвертое средство (22) для обработки каждого из сегментов множеством функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящийся к напряжению, образует второй вектор,
пятое средство (23) для определения класса, к которому принадлежит окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов и представляющий измерения, выполняемые первым средством (12, 13), используя базу (10) данных, и
средство (25) для осуществления заключения о наличии или отсутствии электрического разряда из результата обработки, выполняемой пятым средством (23).
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство (31) электропитания, подсоединенное к электрическому кабелю (2), который подвергается непрерывному мониторингу и запитывается электроэнергией.
14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок (29) переключения, предназначенный для прерывания тока, подаваемого электрическим кабелем (2), который автоматически подвергается мониторингу в случае определения появления электрической дуги.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0410384 | 2004-10-01 | ||
FR0410384A FR2876187B1 (fr) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Procede et dispositif de detection d'un phenomene d'arc electrique sur au moins un cable electrique |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007115918/28A Division RU2007115918A (ru) | 2004-10-01 | 2005-09-28 | Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, в одном электрическом кабеле |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009145739A RU2009145739A (ru) | 2011-06-20 |
RU2484487C2 true RU2484487C2 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=34949238
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007115918/28A RU2007115918A (ru) | 2004-10-01 | 2005-09-28 | Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, в одном электрическом кабеле |
RU2009145739/28A RU2484487C2 (ru) | 2004-10-01 | 2009-12-09 | Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007115918/28A RU2007115918A (ru) | 2004-10-01 | 2005-09-28 | Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, в одном электрическом кабеле |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7627400B2 (ru) |
EP (1) | EP1815260B1 (ru) |
JP (1) | JP5530594B2 (ru) |
CN (1) | CN101027565B (ru) |
AT (1) | ATE389886T1 (ru) |
BR (1) | BRPI0515672A (ru) |
CA (1) | CA2576916C (ru) |
DE (1) | DE602005005516T2 (ru) |
FR (1) | FR2876187B1 (ru) |
RU (2) | RU2007115918A (ru) |
WO (1) | WO2006037874A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654134C1 (ru) * | 2017-07-28 | 2018-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" | Способ обнаружения неисправности электрооборудования |
RU2654046C2 (ru) * | 2013-09-30 | 2018-05-16 | ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК ЮЭсЭй, ИНК. | Распределенная защита от дугового пробоя между выводным устройством и прерывателем цепи |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007054930A1 (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-18 | Powerdsine, Ltd. | Enhanced classification for power over ethernet |
JP5369490B2 (ja) * | 2008-05-13 | 2013-12-18 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | アーク検出装置及びこれを備えた航空機 |
CN102253293A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-11-23 | 南京航空航天大学 | 一种直流电弧故障检测方法及装置 |
US10461519B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-10-29 | Hubbell Incorporated | Systems and methods for detecting and identifying arcing |
US9557365B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-01-31 | Hubbell Incorporated | Apparatuses, systems and methods for detecting corona |
US10243343B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-03-26 | Hubbell Incorporated | Systems and methods for detecting and identifying arcing based on numerical analysis |
CN103424669B (zh) * | 2013-08-05 | 2016-03-30 | 昆明理工大学 | 一种利用故障馈线零序电流矩阵主成分分析第一主成分的选线方法 |
CA2944065C (en) | 2014-03-31 | 2023-08-29 | Hubbell Incorporated | Systems and methods for detecting and identifying arcing based on numerical analysis |
DE102016209444A1 (de) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Störlichtbogenerkennungseinheit |
DE102016209443B4 (de) * | 2016-05-31 | 2021-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Störlichtbogenerkennungseinheit |
CN107765138B (zh) * | 2016-08-23 | 2021-05-14 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 一种电网监测系统 |
WO2018087885A1 (ja) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | 三菱電機株式会社 | 劣化検出装置、劣化検出システム、劣化検出方法、及び、プログラム |
US10509067B2 (en) * | 2017-07-06 | 2019-12-17 | Mersen Usa Newburyport-Ma, Llc | Method for AC arc fault detection using multidimensional energy points |
CN118091399A (zh) * | 2024-04-28 | 2024-05-28 | 浙江省机电产品质量检测所有限公司 | 一种电弧故障断路器测试用电流信号波形数字化生成方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU945827A1 (ru) * | 1980-03-28 | 1982-07-23 | Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический кабельный институт | Устройство дл отыскани мест замыканий в кабельных издели х |
DE19649340C1 (de) * | 1996-11-28 | 1998-05-28 | Fritsch Sondermaschinen Gmbh D | Vorrichtung zur Herstellung von rieselfähigem Granulat |
RU2002134364A (ru) * | 2000-05-20 | 2004-04-27 | Элленбергер Унд Поенсген Гмбх | Способ и устройство для обнаружения аварийных электрических дуг |
US6772077B1 (en) * | 1998-08-10 | 2004-08-03 | Hendry Mechanical Works | Electric arc monitoring systems |
WO2004072814A2 (en) * | 2003-02-12 | 2004-08-26 | Honeywell International Inc. | Arc fault detection system |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US156153A (en) * | 1874-10-20 | Improvement in thrust-bearings for shafts | ||
US772077A (en) * | 1903-10-15 | 1904-10-11 | Max F Abbe | Tubular ball-mill. |
DE3626400A1 (de) * | 1986-08-04 | 1988-02-11 | Siemens Ag | Anordnung zur schnellerkennung von kurzschluessen |
FR2682190B1 (fr) * | 1991-10-07 | 1995-08-04 | Electricite De France | Procede de detection selective d'un defaut resistant dans un reseau de distribution d'energie electrique et dispositif pour sa mise en óoeuvre. |
US5576618A (en) * | 1994-10-20 | 1996-11-19 | Abb Power T&D Company, Inc. | Process and apparatus for comparing in real time phase differences between phasors |
DE19640340C2 (de) * | 1996-09-20 | 2003-07-03 | Siemens Ag | Verfahren zum Erzeugen eines einen Erdkurzschluß kennzeichnenden Fehlerkennzeichnungssignals |
US6519552B1 (en) * | 1999-09-15 | 2003-02-11 | Xerox Corporation | Systems and methods for a hybrid diagnostic approach of real time diagnosis of electronic systems |
US6400258B1 (en) * | 2000-01-19 | 2002-06-04 | Hendry Mechanical Works | Electric arc monitoring systems |
US6473018B2 (en) * | 2000-04-13 | 2002-10-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Delta sigma analog-to-digital converter |
RU2249827C2 (ru) * | 2000-05-20 | 2005-04-10 | Элленбергер Унд Поенсген Гмбх | Способ и устройство для обнаружения аварийных электрических дуг |
CA2369429C (en) * | 2001-01-25 | 2011-11-15 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Method for discriminating abnormal current including arc current in ac load circuit and apparatus for executing the same |
GB0104763D0 (en) * | 2001-02-27 | 2001-04-18 | Smiths Group Plc | Arc detection |
JP3682529B2 (ja) * | 2002-01-31 | 2005-08-10 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 要約自動評価処理装置、要約自動評価処理プログラム、および要約自動評価処理方法 |
US7307820B2 (en) * | 2004-06-21 | 2007-12-11 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Systems, methods, and device for arc fault detection |
-
2004
- 2004-10-01 FR FR0410384A patent/FR2876187B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-09-28 RU RU2007115918/28A patent/RU2007115918A/ru unknown
- 2005-09-28 US US11/576,191 patent/US7627400B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-28 DE DE602005005516T patent/DE602005005516T2/de active Active
- 2005-09-28 WO PCT/FR2005/002394 patent/WO2006037874A1/fr active IP Right Grant
- 2005-09-28 CN CN2005800325341A patent/CN101027565B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-28 BR BRPI0515672-6A patent/BRPI0515672A/pt not_active IP Right Cessation
- 2005-09-28 JP JP2007534047A patent/JP5530594B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-28 EP EP05807401A patent/EP1815260B1/fr not_active Not-in-force
- 2005-09-28 AT AT05807401T patent/ATE389886T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-09-28 CA CA2576916A patent/CA2576916C/fr not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-12-09 RU RU2009145739/28A patent/RU2484487C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU945827A1 (ru) * | 1980-03-28 | 1982-07-23 | Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический кабельный институт | Устройство дл отыскани мест замыканий в кабельных издели х |
DE19649340C1 (de) * | 1996-11-28 | 1998-05-28 | Fritsch Sondermaschinen Gmbh D | Vorrichtung zur Herstellung von rieselfähigem Granulat |
US6772077B1 (en) * | 1998-08-10 | 2004-08-03 | Hendry Mechanical Works | Electric arc monitoring systems |
RU2002134364A (ru) * | 2000-05-20 | 2004-04-27 | Элленбергер Унд Поенсген Гмбх | Способ и устройство для обнаружения аварийных электрических дуг |
WO2004072814A2 (en) * | 2003-02-12 | 2004-08-26 | Honeywell International Inc. | Arc fault detection system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654046C2 (ru) * | 2013-09-30 | 2018-05-16 | ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК ЮЭсЭй, ИНК. | Распределенная защита от дугового пробоя между выводным устройством и прерывателем цепи |
US10181714B2 (en) | 2013-09-30 | 2019-01-15 | Schneider Electric USA, Inc. | Distributed arc fault protection between outlet and circuit breaker |
RU2654134C1 (ru) * | 2017-07-28 | 2018-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" | Способ обнаружения неисправности электрооборудования |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1815260A1 (fr) | 2007-08-08 |
CA2576916C (fr) | 2013-09-03 |
US20080033602A1 (en) | 2008-02-07 |
BRPI0515672A (pt) | 2008-07-29 |
FR2876187A1 (fr) | 2006-04-07 |
RU2007115918A (ru) | 2008-11-10 |
ATE389886T1 (de) | 2008-04-15 |
JP2008514943A (ja) | 2008-05-08 |
DE602005005516D1 (de) | 2008-04-30 |
FR2876187B1 (fr) | 2006-12-15 |
CN101027565A (zh) | 2007-08-29 |
EP1815260B1 (fr) | 2008-03-19 |
RU2009145739A (ru) | 2011-06-20 |
US7627400B2 (en) | 2009-12-01 |
JP5530594B2 (ja) | 2014-06-25 |
CA2576916A1 (fr) | 2006-04-13 |
DE602005005516T2 (de) | 2009-04-16 |
CN101027565B (zh) | 2010-11-03 |
WO2006037874A1 (fr) | 2006-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2484487C2 (ru) | Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле | |
US6483316B2 (en) | Method of diagnosing partial discharge in gas-insulated apparatus and partial discharge diagnosing system for carrying out the same | |
US7865321B2 (en) | Arcing event detection | |
KR100853725B1 (ko) | Prps 알고리즘을 이용한 가스절연부하개폐장치의부분방전 원인분석 방법 및 그 장치 | |
CN109596956B (zh) | 直流串联电弧检测方法及装置 | |
Huecker et al. | UHF partial discharge monitoring and expert system diagnosis | |
CN108230602A (zh) | 基于Labview的电气火灾预警系统 | |
Yao et al. | Review and recent developments in DC arc fault detection | |
CN111999591A (zh) | 一种配电网一次设备异常状态的识别方法 | |
Sahoo et al. | A review on condition monitoring of GIS | |
KR20080095338A (ko) | 전기 화재 예방장치 | |
KR102243313B1 (ko) | 부분방전 판단 방법 및 진단 시스템 | |
JP2003307539A (ja) | ガス絶縁機器の部分放電診断装置 | |
Achatz et al. | Features and benefits of UHF partial discharge monitoring systems for GIS | |
Misak et al. | A novel method for detection and classification of covered conductor faults | |
Ensina et al. | Fault classification in transmission lines with generalization competence | |
RU2633651C1 (ru) | Способ обнаружения слаботочной электрической дуги в радиоэлектронной аппаратуре | |
CN113722659B (zh) | 一种基于缺陷模式的变电主设备诊断方法和系统 | |
KR20140093033A (ko) | 윈도우 개수를 이용한 부분방전 원인 분석방법 | |
JPH03251022A (ja) | 配電線の異常状態監視装置 | |
US20230341477A1 (en) | Series arc detection firmware | |
CN117350281A (zh) | 一种基于词法分析的事件化推理分析告警方法及系统 | |
CN117517897A (zh) | 一种基于边缘计算的电弧故障检测方法 | |
Khan et al. | A Robust Fault Diagnosis Scheme using Deep Learning for High Voltage Transmission Line | |
KR20230135308A (ko) | 누설 및 아크 검진 기술을 적용한 지능형 접속반 및 지능형 접속반의 누설 및 아크 검진 방법 |