本申請(qǐng)屬于故障電弧檢測(cè)，具體地說，涉及一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、電弧是一種氣體游離放電現(xiàn)象，也是一種等離子體，一般是由于線路老化、連接松動(dòng)、接觸不良等原因造成的高溫放電現(xiàn)象，電弧產(chǎn)生時(shí)，會(huì)釋放大量的熱，有可能引燃周圍的物品，造成火災(zāi)甚至爆炸，傳統(tǒng)的用電保護(hù)設(shè)備，如熔斷器、斷路器僅能對(duì)短路故障進(jìn)行防護(hù)，剩余電流保護(hù)器僅能對(duì)接地故障進(jìn)行防護(hù)，串聯(lián)電弧故障的電流有效值遠(yuǎn)小于金屬性短路，對(duì)于線路上出現(xiàn)的串聯(lián)故障電弧，其故障電流的幅值遠(yuǎn)小于保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作值，使得串聯(lián)電弧能夠長(zhǎng)期隱蔽燃燒，是嚴(yán)重的安全隱患。

2、現(xiàn)有的故障電弧檢測(cè)方法一般通過a/d采樣獲取電流波形數(shù)據(jù)，再利用小波變換、傅里葉變換、濾波等方法檢測(cè)電弧是否發(fā)生，但阻性負(fù)荷發(fā)生串聯(lián)電弧故障時(shí)，諧波含量少、電流波形特征不明顯，而且平肩部隨著電流的增大而減小，故障檢測(cè)難度大，響應(yīng)較慢，在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算精度變差，導(dǎo)致誤判，發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題和技術(shù)缺陷，本申請(qǐng)實(shí)施例采用如下的技術(shù)方案，一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，包括以下步驟：

2、步驟1、采集待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)和多種負(fù)載下線路正常工作的電路信號(hào)，包括負(fù)荷電流波形、負(fù)載電壓、電流、故障電弧電壓信號(hào)；

3、步驟2、根據(jù)電路信號(hào)計(jì)算得到伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線，伏安特性曲線包括伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線和待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線；

4、步驟3、將待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線與伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行匹配比較，判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是否為故障電?。?/p>

5、步驟4、若判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是故障電弧，對(duì)待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障電弧定位。

6、優(yōu)選地，所述伏安特性曲線計(jì)算公式如下：

7、ua=ui+bkr/iqa

8、ua為電弧兩端的電壓，ui為近降的電壓，iqa為電弧流過的電流，k為電極兩端的間距，b、q、r為常數(shù)系數(shù)。

9、優(yōu)選地，所述目標(biāo)伏安特性曲線與伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行匹配比較的過程如下：

10、根據(jù)時(shí)間戳對(duì)目標(biāo)伏安特性曲線和伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行時(shí)間線對(duì)齊，同時(shí)在時(shí)間線上均勻設(shè)多個(gè)檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)；

11、預(yù)設(shè)時(shí)間窗，將目標(biāo)伏安特性曲線和伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線隨著時(shí)間線一起穿過時(shí)間窗；

12、每當(dāng)一個(gè)檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)入時(shí)間窗時(shí)，開始本次對(duì)目標(biāo)伏安特性曲線和伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)入時(shí)間窗的部分進(jìn)行比較，當(dāng)該測(cè)時(shí)間點(diǎn)離開時(shí)間窗時(shí)，結(jié)束本次比較；

13、結(jié)合所有的比較結(jié)果進(jìn)行判斷，判斷目標(biāo)伏安特性曲線是否為故障電弧。

14、進(jìn)一步地，所述結(jié)合所有的比較結(jié)果進(jìn)行判斷過程如下：

15、先預(yù)設(shè)第一比例閾值θ和第二比例閾值δ；

16、每次比較結(jié)果為異常時(shí)，得到第一賦值γ；

17、每次比較結(jié)果為正常時(shí)，得到第二賦值λ；

18、當(dāng)?shù)谝毁x值γ在所有賦值中占的比例大于等于第一比例閾值θ時(shí)，判斷目標(biāo)伏安特性曲線為故障電?。?/p>

19、當(dāng)?shù)诙x值λ在所有賦值中占的比例大于等于第二比例閾值δ時(shí)，判斷目標(biāo)伏安特性曲線為正常電弧；

20、否則，判斷目標(biāo)伏安特性曲線為嫌疑電弧，嫌疑電弧由人工判斷是否為故障電弧。

21、更進(jìn)一步地，所述時(shí)間窗時(shí)間長(zhǎng)度大于檢測(cè)相鄰檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)的一個(gè)時(shí)間間隔，大于檢測(cè)相鄰檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)間間隔。

22、再進(jìn)一步地，所述故障電弧定位過程如下：

23、s01、對(duì)目標(biāo)伏安特性曲線中第一賦值γ對(duì)應(yīng)的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行離散小波變換，計(jì)算得到離散信號(hào)，根據(jù)離散信號(hào)生成離散小波系數(shù)序列，

24、s02、對(duì)離散小波系數(shù)序列進(jìn)行奇異值分解，得到并確定電流信號(hào)的特征參數(shù)，構(gòu)建特征矩陣；

25、s03、使用lstm-attention?回歸模型對(duì)特征矩陣進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，得到故障定位結(jié)果。

26、還進(jìn)一步地，所述生成離散小波系數(shù)序列前需要對(duì)離散信號(hào)進(jìn)行平滑處理，平滑處理公式如下：

27、s(n)=[g(n+1)+g(n-1)-2g(n)]/[[g(n)]2-g(n+1)·g(n-1)]

28、其中，g(n)為第n個(gè)離散信號(hào)，s(n)為第n個(gè)離散信號(hào)平滑處理后的信號(hào)。

29、還進(jìn)一步地，所述構(gòu)建特征矩陣前需要對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行三次指數(shù)平滑處理，實(shí)現(xiàn)濾波增強(qiáng)，三次指數(shù)平滑計(jì)算公式如下：

30、t1(n)=β[g(n)-t1(n-1)]+t1(n-1)

31、t2(n)=β[t(n)-t2(n-1)]+t2(n-1)

32、t3(n)=β[t2(n)-t3(n-1)]+t3(n-1)

33、其中，ti(n)為第i次指數(shù)平滑結(jié)果，i=1、2、3，β為平滑系數(shù)，0＜β＜1。

34、一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

35、信號(hào)采集模塊，用于采集待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)和多種負(fù)載下線路正常工作的電路信號(hào)；

36、曲線生成模塊，用于根據(jù)電路信號(hào)計(jì)算得到伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線，伏安特性曲線包括伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線和待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線；

37、故障判斷模塊，用于將待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線與伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行匹配比較，判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是否為故障電??；

38、故障定位模塊，用于對(duì)是故障電弧的待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障電弧定位。

39、一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)裝置，所述裝置包括服務(wù)處理器和分布存儲(chǔ)器，所述服務(wù)處理器連接所述存儲(chǔ)器，所述分布存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有服務(wù)自管理程序，配置用于存儲(chǔ)機(jī)器可讀指令，所述服務(wù)處理器執(zhí)行所述服務(wù)自管理程序，指令在由所述處理器執(zhí)行時(shí)，以實(shí)現(xiàn)如上所述的方法。

40、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)實(shí)施例的有益效果為：

41、本申請(qǐng)通過電路信號(hào)計(jì)算得到伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線，將待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線與伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行匹配比較，進(jìn)行時(shí)間窗的分段比較，通過多次比較和判斷，準(zhǔn)確判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是否為故障電弧，同時(shí)再對(duì)故障電弧的曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行離散小波變換，得到離散信號(hào)，生成離散小波系數(shù)序列，進(jìn)行奇異值分解，構(gòu)建特征矩陣，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)故障定位，判斷是哪一種故障，最終完成故障檢測(cè)，檢測(cè)效率塊，準(zhǔn)確率高。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述伏安特性曲線計(jì)算公式如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述目標(biāo)伏安特性曲線與伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行匹配比較的過程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述結(jié)合所有的比較結(jié)果進(jìn)行判斷過程如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述時(shí)間窗時(shí)間長(zhǎng)度大于檢測(cè)相鄰檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)的一個(gè)時(shí)間間隔，大于檢測(cè)相鄰檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)間間隔。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述故障電弧定位過程如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述生成離散小波系數(shù)序列前需要對(duì)離散信號(hào)進(jìn)行平滑處理，平滑處理公式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法，其特征在于，所述構(gòu)建特征矩陣前需要對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行三次指數(shù)平滑處理，實(shí)現(xiàn)濾波增強(qiáng)，三次指數(shù)平滑計(jì)算公式如下：

9.一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括服務(wù)處理器和分布存儲(chǔ)器，所述服務(wù)處理器連接所述存儲(chǔ)器，所述分布存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有服務(wù)自管理程序，配置用于存儲(chǔ)機(jī)器可讀指令，所述服務(wù)處理器執(zhí)行所述服務(wù)自管理程序，指令在由所述處理器執(zhí)行時(shí)，以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種負(fù)荷串聯(lián)電弧檢測(cè)方法、系統(tǒng)及裝置，屬于故障電弧檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括采集待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)和多種負(fù)載下線路正常工作的電路信號(hào)，包括負(fù)荷電流波形、負(fù)載電壓、電流、故障電弧電壓信號(hào)，根據(jù)電路信號(hào)計(jì)算得到伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線，伏安特性曲線包括伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線和待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線，將待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的目標(biāo)伏安特性曲線與伏安特性標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行匹配比較，判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是否為故障電弧，若判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是故障電弧，對(duì)待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障電弧定位，本申請(qǐng)實(shí)施例能判斷待檢測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)是否為故障電弧，完成故障檢測(cè)，檢測(cè)效率塊，準(zhǔn)確率高。

技術(shù)研發(fā)人員：孫誠(chéng)淞,劉長(zhǎng)利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京國(guó)華世紀(jì)電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9