本發(fā)明屬于光伏電氣故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用伽柏變換和瑞敦-魏格納變換得到多時(shí)頻特征量、使用隱式馬爾科夫模型融合多時(shí)頻特征量的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法，由此加快動(dòng)作故障電弧工況下的相應(yīng)故障支路，確保多種類弧工況不發(fā)生誤動(dòng)作，提升了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

背景技術(shù)：

在光伏產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用之前，應(yīng)用最為廣泛的是交流電。針對(duì)交流故障電弧的防治，已有相應(yīng)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法及相應(yīng)的工業(yè)產(chǎn)品，例如交流故障電弧斷路器(acafci)。早在1999年，美國(guó)便制定了ul1699標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)交流故障電弧斷路器的研制，要求所有家庭臥室內(nèi)的供電支路均要安裝這類保護(hù)裝置。2013年，國(guó)際電工委員會(huì)也制定了交流故障電弧斷路器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iec62606-2013。我國(guó)也于2015年開始實(shí)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)gb14287.4-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第四部分：故障電弧探測(cè)器》，提出關(guān)于afdd的一般設(shè)計(jì)要求及將其作為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。由此可見，交流故障電弧的防治已經(jīng)得到世界各國(guó)的廣泛、深入研究。目前，作為最為普遍使用的新能源直流電之一的太陽能光伏發(fā)電，應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)直流側(cè)的直流故障電弧斷路器(pvdcafci)產(chǎn)品尚未成熟，對(duì)其故障電弧特性的研究也處于起步階段。2011年美國(guó)國(guó)家電工法規(guī)(nationalelectriccode，nec)在第690章節(jié)中增加了關(guān)于光伏系統(tǒng)直流故障電弧保護(hù)器的內(nèi)容，同時(shí)北美最大的認(rèn)證機(jī)構(gòu)美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(ul)也在2011年制定ul1699b標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定了光伏系統(tǒng)直流故障電弧斷路器的測(cè)試方法，對(duì)nec2011法規(guī)690.1的內(nèi)容作了進(jìn)一步詳述。因此，光伏系統(tǒng)故障電弧的防治研究迫在眉睫，相信在不久的將來，其必有較高的商業(yè)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用。

光伏發(fā)電比起傳統(tǒng)發(fā)電方式有很顯著的優(yōu)勢(shì)，它具有綠色無污染、使用壽命長(zhǎng)且檢修率低的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地在全世界的工商業(yè)、基礎(chǔ)建筑設(shè)施及住宅區(qū)投入使用。然而光伏系統(tǒng)一旦出現(xiàn)線路絕緣老化、線路絕緣破損或者連接頭松動(dòng)等現(xiàn)象，這些非操作因素均會(huì)引發(fā)故障電弧，多樣的故障電弧工況中宏觀檢測(cè)信號(hào)在故障態(tài)表征形式不一，現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法不能準(zhǔn)確、快速地識(shí)別多樣的故障電弧并加以切斷發(fā)生的支路，故障電弧的高溫特性便會(huì)造成光伏系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備器件的嚴(yán)重?fù)p壞，引發(fā)區(qū)域面積停電和火災(zāi)事故，威脅周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全。目前，故障電弧識(shí)別檢測(cè)過程往往使用電量信號(hào)。然而，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，光伏系統(tǒng)的電量輸出受運(yùn)行環(huán)境影響很大，譬如光伏拓?fù)渥兓?、自然光照條件的變化、逆變器調(diào)節(jié)、直流開斷、系統(tǒng)軟啟動(dòng)等類弧工況均有可能擾動(dòng)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的電量輸出信號(hào)，形成與故障電弧類似的類弧工況干擾故障電弧的正確判斷結(jié)果。如果在發(fā)生類弧工況時(shí)檢測(cè)方法發(fā)生誤動(dòng)，則會(huì)在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生不應(yīng)該的停機(jī)狀態(tài)，大大減少并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，降低并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行效率。因此，研究光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法在類弧工況擾動(dòng)情形下還能準(zhǔn)確、快速識(shí)別故障電弧工況，對(duì)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行、保持并網(wǎng)光伏系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)有著極其重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)故障電弧和類弧工況的準(zhǔn)確、可靠、快速辨識(shí)，提供了一種機(jī)器學(xué)習(xí)融合多時(shí)頻特征的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

1)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)運(yùn)行中，以采樣頻率f對(duì)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)能顯示故障電弧特征的輸出信號(hào)逐點(diǎn)采樣，對(duì)采樣點(diǎn)以ts為時(shí)間窗長(zhǎng)度進(jìn)行選取，得到檢測(cè)信號(hào)xn，轉(zhuǎn)至步驟2)；

2)多時(shí)頻變換：對(duì)檢測(cè)信號(hào)xn作伽柏變換，得到檢測(cè)信號(hào)xn在時(shí)頻域內(nèi)對(duì)應(yīng)的方陣分布形式，對(duì)檢測(cè)信號(hào)xn作瑞敦-魏格納變換，得到檢測(cè)信號(hào)xn在時(shí)頻域內(nèi)對(duì)應(yīng)的矩陣分布形式，轉(zhuǎn)至步驟3)；

3)對(duì)步驟2)中兩個(gè)變換得到的矩陣元素分別進(jìn)行時(shí)間維度的積分運(yùn)算，然后分別選取頻率維度上的特定分量進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的m個(gè)特征量，m>1，轉(zhuǎn)至步驟4)；

4)將當(dāng)前時(shí)間窗下m個(gè)特征量的值輸入至隱式馬爾科夫模型，通過隱式馬爾科夫模型的輸出值來判斷是否存在故障電弧事件，若隱式馬爾科夫模型的輸出值為1，判斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在當(dāng)前時(shí)間窗內(nèi)可能發(fā)生故障電弧，轉(zhuǎn)至步驟5)進(jìn)行進(jìn)一步分析；若隱式馬爾科夫模型的輸出值為0，判斷為并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在當(dāng)前時(shí)間窗內(nèi)正常運(yùn)行，返回步驟1)進(jìn)行下一時(shí)間窗下的檢測(cè)信號(hào)分析；

5)判斷隱式馬爾科夫模型的連續(xù)輸出高電平的個(gè)數(shù)是否滿足設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，如果隱式馬爾科夫模型連續(xù)輸出1的個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，則判定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障電弧，發(fā)出切斷相應(yīng)故障電弧支路的控制信號(hào)；否則，判定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生類弧工況干擾，返回步驟1)繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗下的檢測(cè)信號(hào)分析。

所述采樣頻率f應(yīng)至少是有效故障電弧特征頻段中最大頻率的兩倍，在采樣硬件裝置允許的條件下，較高的采樣頻率能使所選取的故障電弧特征頻段更好地反映故障電弧的根本差異特征，f的取值范圍為120khz～500mhz；所述時(shí)間窗長(zhǎng)度與采樣頻率的關(guān)系為ts＝n/f，其中n為時(shí)間窗內(nèi)檢測(cè)信號(hào)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)選取的原則為確定長(zhǎng)度的時(shí)間窗內(nèi)檢測(cè)信號(hào)能反映出有效的故障電弧時(shí)頻特征，n的取值范圍為800～20000；考慮到時(shí)頻面內(nèi)頻率維度的特定分量提取，f應(yīng)為2n的整數(shù)倍。

所述多時(shí)頻變換的各項(xiàng)參數(shù)基于最大程度地分離故障電弧區(qū)別于類弧工況的顯著時(shí)頻特征而定，伽柏變換所選用的時(shí)間窗類型優(yōu)選為高斯窗；伽柏變換中的過采樣度q的取值范圍為3～6，優(yōu)取為q＝4，時(shí)間系數(shù)nh的取值范圍為30～38，優(yōu)取為nh＝33；在瑞敦-魏格納變換后的t-w坐標(biāo)系中，任意點(diǎn)的極角ψ取值范圍為[π/4，3×π/4)。

所述伽柏變換在時(shí)頻域上的方陣形式和瑞敦-魏格納變換在時(shí)頻域上的矩陣形式在時(shí)間維度上的處理方式應(yīng)能普適于各種并網(wǎng)光伏系統(tǒng)工況，且能最大程度地提取有效的故障電弧特征，如采用時(shí)間維度積分方式而非隨機(jī)選取某一個(gè)或幾個(gè)時(shí)間維度的特定分量構(gòu)建多時(shí)頻特征量。

選取伽柏變換和瑞敦-魏格納變換后的頻率維度分量構(gòu)建多個(gè)故障電弧檢測(cè)時(shí)頻特征量的原則為：能以局部大脈沖形式準(zhǔn)確指示故障電弧發(fā)生的時(shí)間窗，且以較大的幅值形式顯示故障電弧燃燒階段與系統(tǒng)類弧暫態(tài)階段的差異，優(yōu)選的，故障電弧特征頻段選為40khz～60khz且與采樣頻率f無關(guān)，選取頻率維度上的在故障電弧特征頻段內(nèi)具有相同變化趨勢(shì)的分量進(jìn)行累加，即基于伽柏變換得到的時(shí)頻特征量采用頻率維度的積分方式，基于瑞敦-魏格納變換得到的時(shí)頻特征量采用頻率維度奇數(shù)行分量的累加方式。除了上述處理方式得到的兩個(gè)時(shí)頻特征量，還可以選擇以下得到時(shí)頻特征量的處理方式：例如，對(duì)頻率維度采用方差或峰峰值的處理方式。

隱式馬爾科夫模型的融合過程可直接在特征層上進(jìn)行，不需要對(duì)各特征量進(jìn)行歸一化處理、閾值判斷處理而在決策層上進(jìn)行。

所述的隱式馬爾科夫模型已經(jīng)完成了機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程，機(jī)器學(xué)習(xí)樣本數(shù)量確定的原則為令隱式馬爾科夫模型在短時(shí)間內(nèi)得到充分的訓(xùn)練，機(jī)器學(xué)習(xí)樣本總?cè)萘康娜≈捣秶鸀?00000～2000000，用于隱式馬爾科夫模型學(xué)習(xí)的樣本數(shù)據(jù)優(yōu)取總?cè)萘康?/4～1/2，剩余的樣本數(shù)據(jù)則用于隱式馬爾科夫模型檢測(cè)；學(xué)習(xí)樣本序列在輸入至隱式馬爾科夫進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)未進(jìn)行故障電弧狀態(tài)標(biāo)識(shí)，以準(zhǔn)確地得到隱式馬爾科夫模型的各項(xiàng)參數(shù)為原則選取合適的機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練方法，優(yōu)選為baum-welch算法。

考慮故障電弧檢測(cè)可靠性和快速性折衷處理，特征量個(gè)數(shù)m的取值范圍為2～5個(gè)，優(yōu)選為2個(gè)；面對(duì)故障電弧與類弧工況，構(gòu)建的m個(gè)特征量中至少有一個(gè)特征量能夠在任一時(shí)間窗下給出正確的判斷結(jié)果，由此通過隱式馬爾科夫模型得到的正確判定工況范圍大大擴(kuò)大。

基于所提出的多特征量能顯著區(qū)分故障電弧與類弧工況，故障電弧切斷標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)k個(gè)時(shí)間窗內(nèi)隱式馬爾科夫模型均輸出1，以快速切除故障電弧、不誤動(dòng)地切除類弧工況，k的取值范圍為5～10。

所述光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法可通過變更學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到不同逆變器負(fù)載下的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，完成故障電弧與類弧工況的準(zhǔn)確識(shí)別。

本發(fā)明具有如下有益的技術(shù)效果：

1)該方法能有效無誤地防范并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的類弧事故，尤其解決了自然光照變化、光伏拓?fù)渥兓⒛孀兤髡{(diào)節(jié)、直流開斷、軟啟動(dòng)過程等非人為環(huán)境下所產(chǎn)生的誤動(dòng)問題，大幅延長(zhǎng)了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，大幅提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力；

2)該方法能可靠、快速動(dòng)作多種故障電弧工況，實(shí)際并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)可能產(chǎn)生多種多樣的故障電弧，由此產(chǎn)生不同的檢測(cè)信號(hào)，本發(fā)明多個(gè)故障電弧特征的使用大大拓寬了所能探測(cè)的故障電弧工況范圍，解決了因所發(fā)生故障電弧工況的未知性而產(chǎn)生的拒動(dòng)問題，有效防止了故障電弧給并網(wǎng)光伏系統(tǒng)運(yùn)行、人身財(cái)產(chǎn)帶來的安全威脅；

3)該方法提高了故障電弧或類弧工況辨識(shí)的可靠性，本發(fā)明對(duì)檢測(cè)信號(hào)提取了多重特征量，即便其中一重特征量失效，隱式馬爾科夫模型仍能利用所學(xué)習(xí)到的故障電弧統(tǒng)計(jì)規(guī)律及剩余其他有效的特征量作出較為準(zhǔn)確的判斷結(jié)果；

4)該方法所選用的隱式馬爾科夫模型不涉及閾值比較及歸一化過程，解決了多故障電弧及類弧工況下合適閾值設(shè)定過程耗時(shí)長(zhǎng)的問題，對(duì)于不同工況的多特征量不需要進(jìn)行歸一化處理便可對(duì)各個(gè)時(shí)間窗作出較為準(zhǔn)確的分類，簡(jiǎn)化了光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的判斷流程，適用于實(shí)時(shí)處理過程；

5)該方法選用的隱式馬爾科夫模型訓(xùn)練速度快、統(tǒng)計(jì)規(guī)律學(xué)習(xí)效率高，能在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行特征量的融合并加以判斷，進(jìn)一步加快了光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的判斷時(shí)間；

6)該方法所提供的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)信號(hào)不局限于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)，一切具有能量遷移這一故障電弧時(shí)頻特性的檢測(cè)信號(hào)均可作為本發(fā)明所述的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的輸入；

7)該方法具有一定的可移植性，通過變更學(xué)習(xí)樣本可令光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于帶其他逆變器負(fù)載的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，譬如以三相/單相逆變器、三相/單相多級(jí)逆變器為負(fù)載的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由此解決了直流故障電弧檢測(cè)裝置在故障電弧工況下產(chǎn)生的拒動(dòng)問題，有效提升了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的快速性和可靠性，避免了這些工況下故障電弧所造成的生命財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)解決了直流故障電弧檢測(cè)裝置在類弧工況下產(chǎn)生的誤動(dòng)問題，大幅延長(zhǎng)了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，大幅提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法原理框架圖；

圖1b為本發(fā)明的檢測(cè)方法應(yīng)用于以三相逆變器為負(fù)載的特定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的硬件圖；

圖2a為本發(fā)明的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法隱式馬爾科夫模型訓(xùn)練流程圖；

圖2b為本發(fā)明的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法流程圖；

圖3a為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的通過熔絲引弧形成故障電弧的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)；

圖3b為應(yīng)用伽柏變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖3c為應(yīng)用瑞敦-魏格納變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖3d為應(yīng)用瑞敦-魏格納變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形的縱向放大圖；

圖3e為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)判斷輸出信號(hào)；

圖4a為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的通過拉弧形成故障電弧的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)；

圖4b為應(yīng)用伽柏變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖4c為應(yīng)用瑞敦-魏格納變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖4d為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)判斷輸出信號(hào)；

圖5a為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的通過光伏拓?fù)渥兓纬深惢〉牟⒕W(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)；

圖5b為應(yīng)用伽柏變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖5c為應(yīng)用瑞敦-魏格納變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖5d為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)判斷輸出信號(hào)；

圖6a為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的通過逆變器調(diào)節(jié)形成類弧的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)；

圖6b為應(yīng)用伽柏變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖6c為應(yīng)用瑞敦-魏格納變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖6d為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)判斷輸出信號(hào)；

圖7a為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的通過光照變化形成類弧的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)；

圖7b為應(yīng)用伽柏變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖7c為應(yīng)用瑞敦-魏格納變換進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的特征量波形；

圖7d為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)判斷輸出信號(hào)；

圖中：1、光伏系統(tǒng)；2、光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置；3、脫扣裝置；4、斷路器；5、三相逆變器；6、檢測(cè)信號(hào)裝置；7、交流電網(wǎng)；8、光伏模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1a所示，本發(fā)明所述光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法，首先對(duì)不同類弧和故障電弧工況下的具有并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧特征的輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，基于多時(shí)頻變換對(duì)檢測(cè)信號(hào)提取對(duì)應(yīng)的多特征值，并作為隱式馬爾科夫模型的訓(xùn)練學(xué)習(xí)樣本，在隱式馬爾科夫模型學(xué)習(xí)完畢后，便可融合多個(gè)故障電弧時(shí)頻特征對(duì)輸入時(shí)間窗內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)識(shí)別正確的狀態(tài)判斷結(jié)果。

實(shí)際分析并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否發(fā)生故障電弧時(shí)，只需將待識(shí)別時(shí)間窗內(nèi)具有并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧特征檢測(cè)信號(hào)作為多個(gè)時(shí)頻變換工具的輸入，依照時(shí)間、頻率維度的矩陣處理原則得到多個(gè)特征值，輸入至訓(xùn)練好的隱式馬爾科夫模型中進(jìn)行辨識(shí)即可。隱式馬爾科夫模型可實(shí)時(shí)輸出并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否發(fā)生故障電弧的0/1判定結(jié)果，發(fā)生故障電弧時(shí)輸出1，判斷系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)輸出0。只有在隱式馬爾科夫模型輸出1時(shí)，才進(jìn)行故障電弧切除信號(hào)觸發(fā)閾值的判斷，否則便確認(rèn)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)正常運(yùn)行并未發(fā)生故障電弧，這也說明并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于多數(shù)正常狀態(tài)的時(shí)間窗可少進(jìn)行一步光伏系統(tǒng)故障電弧判斷過程而直接進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)的檢測(cè)，有利于光伏故障電弧檢測(cè)方法對(duì)故障電弧檢測(cè)速度的提升。若隱式馬爾科夫模型在前述檢測(cè)周期連續(xù)輸出多個(gè)高電平1，在未達(dá)到既定輸出1的周期數(shù)前，只要有一個(gè)低電平0輸出，則認(rèn)為此時(shí)是類弧工況的干擾引發(fā)的而不是真正的故障電弧工況。在高電平數(shù)達(dá)到觸發(fā)閾值后，故障電弧便確認(rèn)發(fā)生，此時(shí)檢測(cè)方法才最終發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)，保障并網(wǎng)光伏系統(tǒng)免受故障電弧工況的火災(zāi)危害。

對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的方法進(jìn)行闡述，如圖1b所示，以三相逆變器負(fù)載為例說明檢測(cè)硬件在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)作過程。由光伏模塊8組成的光伏系統(tǒng)1輸出直流功率，經(jīng)過檢測(cè)信號(hào)裝置6、斷路器4輸入到三相逆變器5中，三相逆變器5將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸斔椭两涣麟娋W(wǎng)7。所述三相逆變器5輸出側(cè)與交流電網(wǎng)7采用三相三線制(a、b、c)的連接形式。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)通過檢測(cè)信號(hào)裝置6輸入至光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置2進(jìn)行上述故障電弧辨識(shí)過程，在正常運(yùn)行時(shí)，光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置2輸出的低電平不動(dòng)作斷路器4，光伏系統(tǒng)1仍舊經(jīng)三相逆變器5向交流電網(wǎng)7穩(wěn)定提供電能，如果光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置2檢測(cè)到故障電弧，則能快速、準(zhǔn)確地發(fā)出切斷相應(yīng)支路控制信號(hào)給脫扣裝置3，最終控制斷路器4開斷整個(gè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)回路，三相逆變器停止工作，熄滅故障電弧并消除其給并網(wǎng)光伏系統(tǒng)帶來的運(yùn)行安全威脅，避免多形式下的故障電弧所造成的故障電弧特征不一所產(chǎn)生的光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置拒動(dòng)作的問題，避免類弧干擾造成正常電量信號(hào)具備故障電弧特征所產(chǎn)生的光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置誤動(dòng)作的問題，由此提高并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在多種復(fù)雜環(huán)境條件下運(yùn)行的穩(wěn)定性。

本發(fā)明對(duì)檢測(cè)信號(hào)種類、安裝位置不作要求而具有較強(qiáng)的可移植性，若關(guān)注的是故障電弧的電特性，該光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置可置于逆變器處、匯流總線上、匯流箱內(nèi)、光伏串上、連接頭內(nèi)或光伏模塊內(nèi)；若關(guān)注的是故障電弧的物理特性，該光伏系統(tǒng)直流側(cè)故障電弧檢測(cè)裝置需合理排布于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)范圍內(nèi)，具體的排布方式為現(xiàn)有技術(shù)，詳見發(fā)明專利cn105553422a。該方法具有一定的可移植性，可適當(dāng)擴(kuò)大其在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，通過學(xué)習(xí)其他類型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的故障電弧和類弧樣本，本光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法便能應(yīng)用于帶其他逆變器負(fù)載的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，譬如以不同相數(shù)的逆變器、不同接線方式的逆變器和不同相數(shù)的多級(jí)逆變器為負(fù)載的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。

參見圖2a，隱式馬爾科夫模型為分類型智能學(xué)習(xí)方法，必須在通過樣本學(xué)習(xí)后才能掌握特征層所反映的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧差別于類弧的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及核心特征，之后才能用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧的辨識(shí)。首先采集所關(guān)心的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)，而后通過多時(shí)頻變換方法得到時(shí)頻域的二維矩陣形式，再通過時(shí)間、頻率維度的處理得到當(dāng)前時(shí)間窗的多時(shí)頻特征值，作為隱式馬爾科夫模型的學(xué)習(xí)樣本，使用baum-welch算法進(jìn)行隱式馬爾科夫模型的樣本訓(xùn)練過程。為了盡快投入使用隱式馬爾科夫模型，學(xué)習(xí)訓(xùn)練隱式馬爾科夫模型的速度必須加快，通過給出一定的閾值設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程一直進(jìn)行直至閾值標(biāo)準(zhǔn)能準(zhǔn)確區(qū)分故障狀態(tài)和正常狀態(tài)為止，因而在狀態(tài)閾值多次訓(xùn)練后無法區(qū)分狀態(tài)時(shí)，必須通過初始化參數(shù)設(shè)定在能接受的訓(xùn)練精度下結(jié)束隱式馬爾科夫模型學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程，即將隱式馬爾科夫模型狀態(tài)設(shè)定為2，將最高循環(huán)次數(shù)設(shè)定為30次。對(duì)于得到的大量并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧和類弧工況下多特征值樣本集，取其中的1/4～1/2作為隱式馬爾科夫模型的學(xué)習(xí)訓(xùn)練樣本，由此獲得故障電弧與類弧工況的統(tǒng)計(jì)差異規(guī)律，剩下的1/2～3/4樣本集作為隱式馬爾科夫模型的檢測(cè)集，明確所提出的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的檢測(cè)效果。

結(jié)合圖2b，對(duì)本發(fā)明所述的機(jī)器學(xué)習(xí)融合多時(shí)頻特征的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的步驟進(jìn)行具體說明：

步驟一、參數(shù)初始化過程包括設(shè)定檢測(cè)信號(hào)裝置對(duì)電流信號(hào)的采樣頻率f、時(shí)間窗采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)n、故障電弧觸發(fā)閾值k、伽柏變換及瑞敦-魏格納變換兩種時(shí)頻分析工具內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)等。

并網(wǎng)光伏系統(tǒng)運(yùn)行中，以頻率f對(duì)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)逐點(diǎn)取樣，以設(shè)定的時(shí)間窗長(zhǎng)度ts對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，后續(xù)對(duì)時(shí)間窗內(nèi)的電流信號(hào)xn進(jìn)行多時(shí)頻分析過程?？紤]一方面時(shí)間窗內(nèi)過少的數(shù)據(jù)點(diǎn)無法精確反映故障電弧與類弧的根本差異特征，另一方面時(shí)間窗內(nèi)過多的數(shù)據(jù)點(diǎn)無法快速實(shí)現(xiàn)伽柏變換和瑞敦-魏格納變換分析。因此，實(shí)施例選擇時(shí)間窗內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)n＝1000，為降低檢測(cè)信號(hào)采樣裝置硬件實(shí)現(xiàn)要求的同時(shí)能夠反映故障電弧與類弧之間差異的故障電弧特征頻段，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)采樣頻率f取為200khz，此時(shí)采樣頻率f是2n的整數(shù)倍。

步驟二、采用伽柏變換的方法對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)xn進(jìn)行分析，得到該時(shí)間窗下并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的方陣時(shí)頻分布形式，采用瑞敦-魏格納變換的方法對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)xn進(jìn)行分析，得到該時(shí)間窗下并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的矩陣時(shí)頻分布形式，轉(zhuǎn)至步驟三對(duì)二維矩陣元素進(jìn)行處理，得到各類時(shí)頻方法在當(dāng)前時(shí)間窗下的一維特征值。伽柏變換所選用的時(shí)間窗類型優(yōu)選為高斯窗，伽柏變換中的過采樣度q優(yōu)選為4，時(shí)間系數(shù)nh優(yōu)選為33；在瑞敦-魏格納變換后的t-w坐標(biāo)系中，極角ψ是變化的，由變換后的時(shí)頻平面所生成的角度決定，其取值范圍為[0，π)。為了令基于瑞敦-魏格納變換構(gòu)建的時(shí)頻特征量能顯著區(qū)分故障電弧及類弧工況差異，極角ψ的取值范圍優(yōu)選為[π/4，3×π/4)。

步驟三、對(duì)兩個(gè)時(shí)頻變換所得到的二維矩陣元素做處理，可得到多個(gè)時(shí)頻特征值?？紤]最快地得到故障電弧檢測(cè)結(jié)果，特征量個(gè)數(shù)優(yōu)選為2，例如采用下述處理方式得到所述2個(gè)特征量：首先進(jìn)行時(shí)間維度的積分運(yùn)算，選取頻率維度上的特定分量進(jìn)行累加，得到對(duì)應(yīng)的兩個(gè)特征值作為隱式馬爾科夫模型的輸入，轉(zhuǎn)至步驟四對(duì)當(dāng)前時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行隱式馬爾科夫模型識(shí)別。

對(duì)于伽柏變換和瑞敦-魏格納變換后在時(shí)頻域上的二維矩陣時(shí)間維度而言，如果只取時(shí)間軸某一列進(jìn)行頻率維度分析，由于能反映真實(shí)故障電弧特征的時(shí)間軸分量具有一定的隨機(jī)性，這種形式的時(shí)間軸處理方式不能普適于大量的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧和類弧工況，故而直接對(duì)時(shí)間軸各分量進(jìn)行積分才能確保所提取的特征量在大量工況均能有效。由于采用頻率維度上特定分量累加的方式處理所得到的二維時(shí)頻矩陣，所選取的特定頻率分量應(yīng)對(duì)故障電弧及類弧的反應(yīng)一致。在伽柏變換后時(shí)頻域中，對(duì)于低于40khz的頻率段內(nèi)的任一頻率而言，時(shí)變的一維特征量一般都有較明顯的直流分量，與時(shí)域中電流信號(hào)的變化形式一致，如此便不能體現(xiàn)故障電弧和類弧工況的本質(zhì)差異；而對(duì)于高于40khz的頻率段而言，類弧工況因緩變過程而無法產(chǎn)生如此大的頻率影響力，為盡可能在保證故障電弧檢測(cè)可靠性的前提下減少頻率分量的計(jì)算數(shù)量，所以40khz～60khz頻段被認(rèn)定為故障電弧特征頻段，這一頻段的各頻率分量作疊加處理最為適合。而對(duì)于瑞敦-魏格納變換所得的時(shí)頻域而言，所得的矩陣在40khz～60khz頻段內(nèi)的偶數(shù)頻率行有明顯的直流分量特征，與奇數(shù)頻率行變化趨勢(shì)不一致，所以在進(jìn)行頻率疊加處理時(shí)只選取奇數(shù)行相疊加。通過上述二維矩陣的時(shí)間維度、頻率維度處理后，每個(gè)時(shí)間窗獲取兩個(gè)時(shí)頻特征值，基于伽柏變換所得的一維特征量在故障電弧發(fā)生前幅值平穩(wěn)、在故障電弧發(fā)生時(shí)刻出現(xiàn)尖峰、在故障電弧燃燒階段尤其是穩(wěn)定生弧時(shí)產(chǎn)生更多的大幅值脈沖，基于瑞敦-魏格納變換所得的一維特征量在故障電弧發(fā)生前幅值平穩(wěn)、在故障電弧發(fā)生時(shí)刻出現(xiàn)尖峰、在故障電弧燃燒階段具有較大的輸出幅值尤其是穩(wěn)定生弧時(shí)產(chǎn)生更多的大幅值脈沖，故而這兩個(gè)特征量能夠準(zhǔn)確指示故障電弧的發(fā)生并且反映故障電弧燃燒階段與類弧工況發(fā)生時(shí)的差異性特征，選定為光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的特征層。

步驟四、將兩特征值輸入至訓(xùn)練好的隱式馬爾科夫模型，以機(jī)器學(xué)習(xí)的方式去融合故障電弧的多時(shí)頻特征，通過訓(xùn)練好的隱式馬爾科夫模型的輸出值來判斷是否存在故障電弧，隱式馬爾科夫模型輸出0代表該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，輸出1代表該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，轉(zhuǎn)至步驟五。

所述隱式馬爾科夫模型訓(xùn)練速度快、統(tǒng)計(jì)規(guī)律學(xué)習(xí)效率高，能在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行特征量的融合并加以判斷，進(jìn)一步加快了光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的判斷時(shí)間。該模型還不涉及閾值比較及歸一化過程，使得機(jī)器學(xué)習(xí)融合過程得以直接在特征層進(jìn)行，解決了多故障電弧及類弧工況下合適閾值設(shè)定過程耗時(shí)長(zhǎng)的問題，對(duì)于不同工況的多特征量不需要進(jìn)行歸一化處理便可對(duì)各個(gè)時(shí)間窗作出較為準(zhǔn)確的分類，簡(jiǎn)化了光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的判斷流程，適用于實(shí)時(shí)處理過程。

步驟五、以隱式馬爾科夫模型輸出值初步判斷此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，若輸出0，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，返回至步驟一進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)；若輸出1，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可能發(fā)生了故障電弧，需通過下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步判斷確認(rèn)故障電弧是否發(fā)生：連續(xù)輸出1的周期是否達(dá)到切斷故障電弧的周期數(shù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，如果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則確定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，給相應(yīng)的脫扣裝置發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)；如果未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則判定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)類弧工況形成了不足數(shù)量的連續(xù)1輸出，返回步驟一進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)。依據(jù)本發(fā)明方案提出的多特征量具有較強(qiáng)的故障電弧識(shí)別能力，實(shí)施例選擇閾值k＝10，此設(shè)計(jì)既避免了偶然因素引起直流故障電弧檢測(cè)裝置的誤動(dòng)作，又保證了發(fā)出故障電弧支路切斷信號(hào)的快速性。

在某些類弧工況下，基于伽柏變換所得的第一特征量在某些時(shí)間窗內(nèi)可能發(fā)生誤判而失去類弧工況的正常判定能力，而基于瑞敦-魏格納變換所得的第二特征量在這些時(shí)間窗內(nèi)的類弧工況則不發(fā)生誤判，呈現(xiàn)與正常態(tài)一致水平的特征值。隱式馬爾科夫模型仍能利用所學(xué)習(xí)到的故障電弧統(tǒng)計(jì)規(guī)律及這一有效的特征量較為準(zhǔn)確地將類弧工況判定為正常態(tài)，這就體現(xiàn)了檢測(cè)方法關(guān)注多重特征量對(duì)于提高故障電弧或類弧工況辨識(shí)可靠性的好處。如此的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法在能夠準(zhǔn)確、快速檢出多樣故障電弧工況的同時(shí)，還能有效無誤地防范多樣的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)類弧工況，尤其解決了自然光照變化、光伏拓?fù)渥兓?、逆變器調(diào)節(jié)、直流開斷、軟啟動(dòng)過程等非人為環(huán)境下所產(chǎn)生的誤動(dòng)問題，最終提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

以下闡述應(yīng)用本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的多樣故障電弧形式辨識(shí)，同時(shí)也考查了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)源于光伏系統(tǒng)開斷、閉合形成的系統(tǒng)軟啟動(dòng)、系統(tǒng)直流開斷類弧工況辨識(shí)。

首先，闡述本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)通過熔絲引弧形成故障電弧及通過軟啟動(dòng)、直流開斷形成類弧的辨識(shí)效果。

如圖3a所示，以采樣頻率f＝200khz獲取并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流檢測(cè)信號(hào)。在1.06s以前，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)，此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流為0。在1.06s以后，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)軟啟動(dòng)，相應(yīng)的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流不斷增大，此時(shí)電流信號(hào)處于正常態(tài)，光伏系統(tǒng)通過閉合線路、三相逆變器將電能輸送至交流電網(wǎng)。在2.33s以后，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)軟啟動(dòng)完畢，相應(yīng)的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流也不再增大，此時(shí)電流信號(hào)處于故障態(tài)，因并網(wǎng)光伏系統(tǒng)總線發(fā)生串聯(lián)故障電弧而產(chǎn)生較小的故障電弧電流波形，而后還在較正常電流低的故障電弧電流中體現(xiàn)了故障電弧所體現(xiàn)的不穩(wěn)定性。在6.90s以后，直流開關(guān)開斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，三相逆變器停止工作，故障電弧熄滅。

通過伽柏變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上亦采用積分的處理方式，得到基于伽柏變換的第一特征量，如圖3b所示。特征層上，在故障電弧發(fā)生時(shí)刻有大幅值的脈沖指示，系統(tǒng)軟啟動(dòng)過程與停機(jī)過程的特征值輸出水平一致，在故障電弧發(fā)生后的特征值比起軟啟動(dòng)狀態(tài)整體變大，在不穩(wěn)定輸出電流信號(hào)狀態(tài)下發(fā)出較多的大脈沖指示，比故障電弧初期更為顯著。通過瑞敦-魏格納變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上只取奇數(shù)行頻率分量采用累加的處理方式，得到基于瑞敦-魏格納變換的第二特征量，如圖3c所示。為體現(xiàn)在故障電弧初期第二特征量表征的效果較第一特征量更加，保證隱式馬爾科夫模型融合后判定結(jié)果的正確性，通過放大視角觀察瑞敦-魏格納變換的第二特征量，如圖3d所示。特征層上，在故障電弧發(fā)生時(shí)刻有大幅值的脈沖指示，系統(tǒng)軟啟動(dòng)過程與停機(jī)過程的特征值輸出水平一致，在故障電弧發(fā)生后的特征值比起軟啟動(dòng)狀態(tài)整體變大，在不穩(wěn)定輸出電流信號(hào)狀態(tài)下發(fā)出較多的大脈沖指示，尤其在故障電弧初期，該特征量較第一特征量體現(xiàn)了更大的特征值輸出，有利于故障電弧的準(zhǔn)確辨識(shí)。

這樣多時(shí)頻特征值的互補(bǔ)過程造就了軟啟動(dòng)時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、全故障電弧電流信號(hào)得以正確的1電平輸出，直流開斷后的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出，如圖3e所示。將兩個(gè)計(jì)算所得的時(shí)頻特征值輸入至隱式馬爾科夫模型判斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否存在故障電弧。當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出0時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)；當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出1時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可能發(fā)生了故障電弧，需通過下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步判斷確認(rèn)故障電弧是否發(fā)生：連續(xù)輸出1的周期達(dá)到10個(gè)后，則確定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，給相應(yīng)的脫扣裝置發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)，而類弧工況必然會(huì)因?yàn)槟承┹敵?的時(shí)間窗未達(dá)到觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，判定此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了類弧工況而不發(fā)出脫扣裝置控制信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)。為驗(yàn)證該檢測(cè)方法對(duì)故障電弧工況檢測(cè)的可靠性，在檢出故障電弧后檢測(cè)方法仍不間斷地對(duì)每個(gè)時(shí)間窗電流信號(hào)繼續(xù)判斷故障電弧有無發(fā)生。由圖3e所示的結(jié)果，檢測(cè)方法面對(duì)正常軟啟動(dòng)電流能夠給出正確的低電平指示，對(duì)所有的故障態(tài)電流信號(hào)能夠給出正確的高電平指示，對(duì)直流開斷后的停機(jī)電流能夠給出正確的低電平指示，因而該檢測(cè)方法較為準(zhǔn)確地區(qū)分了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的故障電弧和多種類弧工況。

第二，闡述本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)通過拉弧形成故障電弧及直流開斷類弧的辨識(shí)效果。

如圖4a所示，以采樣頻率f＝200khz獲取并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流檢測(cè)信號(hào)。在1.05s以前，電流信號(hào)處于正常態(tài)，此時(shí)光伏系統(tǒng)通過閉合線路、三相逆變器將電能輸送至交流電網(wǎng)；1.05s后，電流信號(hào)處于故障態(tài)，此時(shí)因并網(wǎng)光伏系統(tǒng)總線發(fā)生串聯(lián)故障電弧而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)降低的故障電弧電流波形；1.28s時(shí)逆變器方法調(diào)節(jié)之前較低水平的故障電弧電流波形，使之動(dòng)態(tài)升高，而后較高的故障電流得以維持。在4.56s以后，直流開關(guān)開斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，三相逆變器停止工作，故障電弧熄滅。

通過伽柏變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上亦采用積分的處理方式，得到基于伽柏變換的第一特征量，如圖4b所示。特征層上，在故障電弧發(fā)生時(shí)刻有大幅值的脈沖指示，直流開斷后電流信號(hào)的特征值輸出水平較正常電流的特征輸出還低，有利于該類弧狀態(tài)的分離，在故障電弧發(fā)生后的特征值比起正常狀態(tài)整體變大，在不穩(wěn)定輸出電流信號(hào)狀態(tài)下發(fā)出較多的大脈沖指示，比故障電弧初期更為顯著。通過瑞敦-魏格納變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上只取奇數(shù)行頻率分量采用累加的處理方式，得到基于瑞敦-魏格納變換的第二特征量，如圖4c所示。除了故障電弧發(fā)生時(shí)刻的大幅值脈沖指示、在故障電弧發(fā)生后的特征值整體比正常態(tài)變大的特征外，第二特征量在故障電弧初期表征的故障電弧分離效果較第一特征量更顯著，第一特征量在故障電弧后期表征的故障電弧分離效果較第二特征量更顯著，保證隱式馬爾科夫模型融合后對(duì)故障電弧判定結(jié)果的正確性。

這樣多時(shí)頻特征值的互補(bǔ)過程造就了正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、全故障電弧電流信號(hào)得以正確的1電平輸出，直流開斷后的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出，如圖4d所示。將兩個(gè)計(jì)算所得的時(shí)頻特征值輸入至隱式馬爾科夫模型判斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否存在故障電弧。當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出0時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)；當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出1時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可能發(fā)生了故障電弧，需通過下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步判斷確認(rèn)故障電弧是否發(fā)生：連續(xù)輸出1的周期達(dá)到10個(gè)后，則確定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，給相應(yīng)的脫扣裝置發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)，而類弧工況必然會(huì)因?yàn)槟承┹敵?的時(shí)間窗未達(dá)到觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，判定此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了類弧工況而不發(fā)出脫扣裝置控制信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)。為驗(yàn)證該檢測(cè)方法對(duì)故障電弧工況檢測(cè)的可靠性，在檢出故障電弧后檢測(cè)方法仍不間斷地對(duì)每個(gè)時(shí)間窗電流信號(hào)繼續(xù)判斷故障電弧有無發(fā)生。由圖4d所示的結(jié)果，檢測(cè)方法面對(duì)正常運(yùn)行電流能夠給出正確的低電平指示，對(duì)所有的故障態(tài)電流信號(hào)能夠給出正確的高電平指示，對(duì)直流開斷后的停機(jī)電流能夠給出正確的低電平指示，因而該檢測(cè)方法較為準(zhǔn)確地區(qū)分了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的故障電弧和類弧工況。

下面闡述應(yīng)用本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)多種源于光伏側(cè)、逆變側(cè)的類弧工況辨識(shí)。

首先，闡述本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)通過光伏拓?fù)渥兓纬深惢〉谋孀R(shí)效果。

如圖5a所示，以采樣頻率f＝200khz獲取并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流檢測(cè)信號(hào)。在1.71s以前，電流信號(hào)處于正常態(tài)，此時(shí)光伏系統(tǒng)通過閉合線路、三相逆變器將電能輸送至交流電網(wǎng)；1.71s時(shí)，電流信號(hào)仍處于正常態(tài)，此時(shí)因并網(wǎng)光伏系統(tǒng)光伏串?dāng)?shù)減少而產(chǎn)生陡然降低的正常電流波形，并將較低的正常電流等級(jí)得以維持；9.99s時(shí)，電流信號(hào)仍處于正常態(tài)，此時(shí)因并網(wǎng)光伏系統(tǒng)光伏串?dāng)?shù)增多而產(chǎn)生陡然升高的正常電流波形，并將較高的正常電流等級(jí)得以維持；12.28s時(shí)，電流信號(hào)仍處于正常態(tài)，此時(shí)因并網(wǎng)光伏系統(tǒng)光伏串?dāng)?shù)進(jìn)一步的增多而產(chǎn)生陡然更高的正常電流波形，并將較高的正常電流等級(jí)得以維持；18.05時(shí)，電流信號(hào)仍處于正常態(tài)，此時(shí)因并網(wǎng)光伏系統(tǒng)光伏串?dāng)?shù)減少而產(chǎn)生陡然降低的正常電流波形。

通過伽柏變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上亦采用積分的處理方式，得到基于伽柏變換的第一特征量，如圖5b所示。特征層上，光伏串?dāng)?shù)變化時(shí)刻均有大幅值的脈沖指示，其幅值變化趨勢(shì)與光伏串?dāng)?shù)對(duì)電流變化的影響一致。通過瑞敦-魏格納變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上只取奇數(shù)行頻率分量采用累加的處理方式，得到基于瑞敦-魏格納變換的第二特征量，如圖5c所示。特征層上，該特征量?jī)H在光伏串?dāng)?shù)變化時(shí)刻有大幅值的脈沖指示，特征值則與時(shí)域電流信號(hào)高低水平無關(guān)，故而第二特征量在該類弧工況下的檢測(cè)效果較第一特征量更好，保證了隱式馬爾科夫模型融合后對(duì)類弧判定結(jié)果的正確性。

這樣多時(shí)頻特征值的互補(bǔ)過程造就了正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、光伏串?dāng)?shù)增減的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出，如圖5d所示。將兩個(gè)計(jì)算所得的時(shí)頻特征值輸入至隱式馬爾科夫模型判斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否存在故障電弧。當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出0時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)；當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出1時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可能發(fā)生了故障電弧，需通過下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步判斷確認(rèn)故障電弧是否發(fā)生：連續(xù)輸出1的周期達(dá)到10個(gè)后，則確定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，給相應(yīng)的脫扣裝置發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)，而類弧工況必然會(huì)因?yàn)槟承┹敵?的時(shí)間窗未達(dá)到觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，判定此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了類弧工況而不發(fā)出脫扣裝置控制信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)。為驗(yàn)證該檢測(cè)方法對(duì)故障電弧工況檢測(cè)的可靠性，在檢出故障電弧后檢測(cè)方法仍不間斷地對(duì)每個(gè)時(shí)間窗電流信號(hào)繼續(xù)判斷故障電弧有無發(fā)生。由圖5d所示的結(jié)果，檢測(cè)方法面對(duì)正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)能夠給出正確的低電平指示，盡管在光伏串?dāng)?shù)變化后，只有瑞敦-魏格納變換的特征量是有效的，但檢測(cè)方法內(nèi)的隱式馬爾科夫模型面對(duì)這些光伏串?dāng)?shù)增減形成的類弧電流信號(hào)依然能夠給出正確的低電平指示，因而該檢測(cè)方法較為準(zhǔn)確地區(qū)分了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的光伏拓?fù)漕l繁變化這一類弧工況。

第二，闡述本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)通過光照漸變、逆變器調(diào)節(jié)形成類弧的辨識(shí)效果。

如圖6a所示，以采樣頻率f＝200khz獲取并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流檢測(cè)信號(hào)。在3.45s以前，電流信號(hào)處于正常態(tài)，此時(shí)光伏系統(tǒng)通過閉合線路、三相逆變器將電能輸送至交流電網(wǎng)，這里受到光照漸變不穩(wěn)定而呈現(xiàn)小幅度波動(dòng)的電流信號(hào)；在3.45s以后，電流信號(hào)仍處于正常態(tài)，此時(shí)因逆變器調(diào)節(jié)而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)降低的正常電流波形，并將較低的正常電流等級(jí)得以維持。

通過伽柏變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上亦采用積分的處理方式，得到基于伽柏變換的第一特征量，如圖6b所示。特征層上，其幅值對(duì)逆變器調(diào)節(jié)影響較光照漸變更加敏感，其幅值變化趨勢(shì)與逆變器調(diào)節(jié)對(duì)電流變化的影響一致。通過瑞敦-魏格納變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上只取奇數(shù)行頻率分量采用累加的處理方式，得到基于瑞敦-魏格納變換的第二特征量，如圖6c所示。特征層上，該特征量基本克服了光照漸變、逆變器調(diào)節(jié)的影響，使得這些類弧工況下的特征值與正常運(yùn)行時(shí)的特征值無異，特征值則與時(shí)域電流信號(hào)高低水平無關(guān)，故而第二特征量在該類弧工況下的檢測(cè)效果較第一特征量更好，保證了隱式馬爾科夫模型融合后對(duì)類弧判定結(jié)果的正確性。

這樣多時(shí)頻特征值的互補(bǔ)過程造就了正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、光照漸變時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、逆變器調(diào)節(jié)時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出，如圖6d所示。將兩個(gè)計(jì)算所得的時(shí)頻特征值輸入至隱式馬爾科夫模型判斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否存在故障電弧。當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出0時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)；當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出1時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可能發(fā)生了故障電弧，需通過下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步判斷確認(rèn)故障電弧是否發(fā)生：連續(xù)輸出1的周期達(dá)到10個(gè)后，則確定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，給相應(yīng)的脫扣裝置發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)，而類弧工況必然會(huì)因?yàn)槟承┹敵?的時(shí)間窗未達(dá)到觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，判定此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了類弧工況而不發(fā)出脫扣裝置控制信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)。為驗(yàn)證該檢測(cè)方法對(duì)故障電弧工況檢測(cè)的可靠性，在檢出故障電弧后檢測(cè)方法仍不間斷地對(duì)每個(gè)時(shí)間窗電流信號(hào)繼續(xù)判斷故障電弧有無發(fā)生。由圖6d所示的結(jié)果，檢測(cè)方法面對(duì)正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)能夠給出正確的低電平指示，盡管在逆變器調(diào)節(jié)后，只有瑞敦-魏格納變換的特征量是有效的，但檢測(cè)方法內(nèi)的隱式馬爾科夫模型面對(duì)逆變器調(diào)節(jié)形成的類弧電流信號(hào)依然能夠給出正確的低電平指示，因而該檢測(cè)方法較為準(zhǔn)確地區(qū)分了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的光照漸變、逆變器調(diào)節(jié)這些類弧工況。

第三，闡述本發(fā)明的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)通過光照變化形成類弧的辨識(shí)效果。

如圖7a所示，以采樣頻率f＝200khz獲取并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流檢測(cè)信號(hào)。在12.48s以前，電流信號(hào)處于正常態(tài)，此時(shí)光伏系統(tǒng)通過閉合線路、三相逆變器將電能輸送至交流電網(wǎng)，這里受到光照漸變不穩(wěn)定而呈現(xiàn)小幅度波動(dòng)的電流信號(hào)；在12.48s以后，電流信號(hào)仍處于正常態(tài)，但此時(shí)因光照顯著減小而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)降低的正常電流波形，并將較低的正常電流等級(jí)得以維持。

通過伽柏變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上亦采用積分的處理方式，得到基于伽柏變換的第一特征量，如圖7b所示。特征層上，其幅值對(duì)光照顯著變化影響較光照漸變更加敏感，其幅值基本消除了光照漸變因素的干擾，而在光照顯著減小時(shí)的特征值變化趨勢(shì)則與電流變化一致。通過瑞敦-魏格納變換對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析，所得到的時(shí)頻域內(nèi)二維方陣形式在時(shí)間維度上采用積分的處理方式，在頻率維度上只取奇數(shù)行頻率分量采用累加的處理方式，得到基于瑞敦-魏格納變換的第二特征量，如圖7c所示。特征層上，該特征量基本克服了光照漸變、光照顯著減小的影響，使得這些類弧工況下的特征值與正常運(yùn)行時(shí)的特征值無異，特征值則與時(shí)域電流信號(hào)高低水平無關(guān)，故而第二特征量在該類弧工況下的檢測(cè)效果較第一特征量更好，保證了隱式馬爾科夫模型融合后對(duì)類弧判定結(jié)果的正確性。

這樣多時(shí)頻特征值的互補(bǔ)過程造就了正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、光照漸變時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出、光照顯著減小時(shí)的電流信號(hào)得以正確的0電平輸出，如圖7d所示。將兩個(gè)計(jì)算所得的時(shí)頻特征值輸入至隱式馬爾科夫模型判斷并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)是否存在故障電弧。當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出0時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)；當(dāng)隱式馬爾科夫模型輸出1時(shí)，則判斷該時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可能發(fā)生了故障電弧，需通過下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步判斷確認(rèn)故障電弧是否發(fā)生：連續(xù)輸出1的周期達(dá)到10個(gè)后，則確定并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了故障電弧，給相應(yīng)的脫扣裝置發(fā)出切斷故障電弧支路信號(hào)，而類弧工況必然會(huì)因?yàn)槟承┹敵?的時(shí)間窗未達(dá)到觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，判定此時(shí)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了類弧工況而不發(fā)出脫扣裝置控制信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)間窗內(nèi)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)。為驗(yàn)證該檢測(cè)方法對(duì)故障電弧工況檢測(cè)的可靠性，在檢出故障電弧后檢測(cè)方法仍不間斷地對(duì)每個(gè)時(shí)間窗電流信號(hào)繼續(xù)判斷故障電弧有無發(fā)生。由圖7d所示的結(jié)果，檢測(cè)方法面對(duì)正常運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)能夠給出正確的低電平指示，盡管在光照顯著減小后，只有瑞敦-魏格納變換的特征量是有效的，但檢測(cè)方法內(nèi)的隱式馬爾科夫模型面對(duì)光照顯著減小形成的類弧電流信號(hào)依然能夠給出正確的低電平指示，因而該檢測(cè)方法較為準(zhǔn)確地區(qū)分了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)的光照漸變、光照顯著變化這些類弧工況。

本發(fā)明所提供的光伏故障電弧檢測(cè)方法通過分類型智能學(xué)習(xí)的方式掌握了光伏系統(tǒng)故障電弧的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及核心特征，解決了多種故障電弧工況的拒動(dòng)問題，可靠、快速動(dòng)作實(shí)際并網(wǎng)光伏系統(tǒng)內(nèi)可能產(chǎn)生多種多樣的故障電弧，多個(gè)故障電弧特征的使用大大拓寬了所能探測(cè)的故障電弧工況范圍，解決了因所發(fā)生故障電弧工況的未知性而產(chǎn)生的拒動(dòng)問題，有效防止了故障電弧給并網(wǎng)光伏系統(tǒng)運(yùn)行、人身財(cái)產(chǎn)帶來的安全威脅。本發(fā)明也能有效無誤地防范并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的類弧事故，尤其解決了自然光照變化、光伏拓?fù)渥兓?、逆變器調(diào)節(jié)、直流開斷、軟啟動(dòng)過程等非人為環(huán)境下所產(chǎn)生的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)誤動(dòng)問題，大幅延長(zhǎng)了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，大幅提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

本發(fā)明通過機(jī)器學(xué)習(xí)方式融合了多個(gè)時(shí)頻特征量，即便其中一重特征量失效，隱式馬爾科夫模型仍能利用所學(xué)習(xí)到的故障電弧統(tǒng)計(jì)規(guī)律及剩余其他有效的特征量仍能作出較為準(zhǔn)確的判斷結(jié)果，提高了故障電弧或類弧工況辨識(shí)的可靠性。與此同時(shí)，所選用的隱式馬爾科夫模型訓(xùn)練速度快、統(tǒng)計(jì)規(guī)律學(xué)習(xí)效率高，能在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行特征量的融合并加以判斷，進(jìn)一步加快了光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的判斷時(shí)間。隱式馬爾科夫模型還不涉及閾值比較及歸一化過程，解決了多故障電弧及類弧工況下合適閾值設(shè)定過程耗時(shí)長(zhǎng)的問題，對(duì)于不同工況的多特征量不需要進(jìn)行歸一化處理便可對(duì)各個(gè)時(shí)間窗作出較為準(zhǔn)確的分類，簡(jiǎn)化了光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的判斷流程，適用于實(shí)時(shí)處理過程。

本發(fā)明所提供的光伏故障電弧檢測(cè)方法具有一定的可移植性。一方面，本發(fā)明所提供的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)信號(hào)不局限于光伏系統(tǒng)輸出電流信號(hào)，一切具有能量遷移這一故障電弧時(shí)頻特性的檢測(cè)信號(hào)均可作為本發(fā)明所述的光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法的輸入。另一方面，通過變更學(xué)習(xí)樣本可令光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)方法應(yīng)用于帶其他逆變器負(fù)載的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，譬如以三相/單相逆變器、三相/單相多級(jí)逆變器為負(fù)載的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由此解決了直流故障電弧檢測(cè)裝置在故障電弧工況下產(chǎn)生的拒動(dòng)問題，有效提升了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)故障電弧檢測(cè)的快速性和可靠性，避免了這些工況下故障電弧所造成的生命財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)解決了直流故障電弧檢測(cè)裝置在類弧工況下產(chǎn)生的誤動(dòng)問題，大幅延長(zhǎng)了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，大幅提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。