專利名稱：故障電弧檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種用于AFCI中故障電弧的檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
家庭中的電氣線路會(huì)因電路短路、電線老化、接觸不良、電器產(chǎn)品故障等原因而在線路中產(chǎn)生電弧。電弧是一種空氣導(dǎo)電現(xiàn)象，在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電，能量集中，溫度高，極易導(dǎo)致家庭中的火災(zāi)事故。然而傳統(tǒng)的家用電路故障保護(hù)裝置并不能對(duì)電弧故障產(chǎn)生保護(hù)，在預(yù)防家庭火災(zāi)事故中一種能針對(duì)電弧故障的保護(hù)裝置是十分重要的。AFCI (Arc-Fault Circuit-Interrupter)即電弧故障斷路器,在傳統(tǒng)的斷路器的基礎(chǔ)上添加了對(duì)故障電弧起保護(hù)作用的功能，以防范由于故障電弧而引發(fā)的火災(zāi)。AFCI的出現(xiàn)為用電安全提供了可靠的保障，最早應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)逐步進(jìn)入人們的日常生活之中。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上針對(duì)低壓配電系統(tǒng)的AFCI產(chǎn)品，都是針對(duì)120V，60Hz的負(fù)載設(shè)備開(kāi)發(fā)的，適合于國(guó)內(nèi)220V/AC，50Hz配電系統(tǒng)的AFCI產(chǎn)品是一項(xiàng)嶄新的技術(shù)。作為可以對(duì)故障電弧起保護(hù)作用的裝置，對(duì)故障電弧的準(zhǔn)確判斷是其最基本，也是最核心的技術(shù)。發(fā)生故障電弧時(shí)的電流波形會(huì)因負(fù)荷的不同而有差異，但一些特征是電弧共有的，例如電流“電流零休”現(xiàn)象；電流波形正負(fù)半周不對(duì)稱；波形失去周期性；電流波形中含有豐富的高頻分量。但由于電弧檢測(cè)算法上的一些缺陷，使得目前大多數(shù)AFCI產(chǎn)品對(duì)故障電弧電流的判斷存在不足之處，容易產(chǎn)生識(shí)別錯(cuò)誤和誤動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效提高故障電弧的辨別和判定準(zhǔn)確性的故障電弧檢測(cè)方法。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一種故障電弧檢測(cè)方法，包括以下步驟I)采集交流電一個(gè)周期的電流值，得到離散的若干個(gè)電流值；2)計(jì)算出該周期內(nèi)若干個(gè)電流值當(dāng)中在O附近的值的個(gè)數(shù)，來(lái)表征該周期的電流是否存在平肩部，得到表示O附近點(diǎn)個(gè)數(shù)的參數(shù)N ;通過(guò)計(jì)算該周期電流的平均值來(lái)判斷該周期電流的正負(fù)半周是否對(duì)稱，得到表征電流正負(fù)半周是否對(duì)稱的參數(shù)Iaw ;通過(guò)對(duì)比相鄰兩個(gè)周期的電流值來(lái)判斷當(dāng)前電流波形是否失去周期性，得到表征電流周期性的參數(shù)Ipot ; 對(duì)采集到的若干數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行FFT變換(快速傅里葉變換)，F(xiàn)FT變換采用harming窗(升余弦窗)加窗處理，以提高測(cè)量精度，通過(guò)FFT變換得到電流波形中各次諧波的含量，最終算出電流波形的畸變率Ix，以此來(lái)判斷電流波形中所含高次諧波是否超標(biāo)；
3)依次將所得四個(gè)參數(shù)與對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比較，將每個(gè)對(duì)比結(jié)果按對(duì)應(yīng)系數(shù)累加到表征電弧故障的參數(shù)Fv，包括以下步驟a、Fv 值清零；
b、將參數(shù)N同閾值比較，若N > ，則將N值乘以系數(shù)Ii1計(jì)入電弧故障參數(shù)Fv ;若N < β i，則該次判斷不計(jì)入Fv。C、類似上述步驟，依次將參數(shù)IOT、Iper> Ix與對(duì)應(yīng)閾值β 2、β 3、β 4相比較，若大于閾值則乘以相應(yīng)系數(shù)η2、η3、η4計(jì)入電弧故障參數(shù)Fv，小于則不計(jì)入，得到Fv ；4)將^與閾值β5比較，若大于閾值，則該周期記為故障周期，在表征故障周期數(shù)的參數(shù)Cf中加I ;
5)重復(fù)步驟I)至步驟3)，SFv依然大于閾值，即連續(xù)兩個(gè)周期均為故障周期，則Cf再加I ;否則Cf清零。6)若電流連續(xù)8個(gè)周期均判斷為故障周期，即Cf可以累加至8，則判定電流產(chǎn)生電弧故障；以上閾值βρ β2、β 3、β 4> β 5以及系數(shù)η 、η2、η3、η4均為給定值，具體指可以通
過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步優(yōu)化確定。本發(fā)明的故障電弧檢測(cè)方法以電弧的普遍特征為基礎(chǔ)，通過(guò)采集每周期的電流數(shù)據(jù)來(lái)分析電流波形是否存在零休、正負(fù)半周不對(duì)稱、周期性不明顯，以及是否含有豐富的高頻諧波這些特征，來(lái)判斷是否發(fā)生了電弧故障，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，可以提高對(duì)故障電弧判斷的準(zhǔn)確性和精度，減少了 AFCI產(chǎn)品的誤動(dòng)率。


圖I為本發(fā)明中故障電弧檢測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明的故障電弧檢測(cè)方法，包括以下步驟I)以1600Hz的采樣頻率采集家用220V/50Hz交流電一個(gè)周期的電流值，得到離散的32個(gè)電流值，記為Ip I1........I31，組成該周期的電流波形數(shù)據(jù)集合；2)計(jì)算出一個(gè)周期內(nèi)的32個(gè)電流值當(dāng)中在O附近的值的個(gè)數(shù)，來(lái)表征該周期的電流是否存在平肩部，具體的計(jì)算式為
31N = ^Zk
O
^1 = 1,|11 |<0.5且|11 -11 +1|<0.05IZk = O,其他得到表示O附近點(diǎn)個(gè)數(shù)的參數(shù)N。通過(guò)計(jì)算一個(gè)周期電流的平均值來(lái)判斷該周期電流的正負(fù)半周是否對(duì)稱，具體計(jì)算公式如下
31Iavr - 22^^
O得到表征電流正負(fù)半周是否對(duì)稱的參數(shù)I·。
通過(guò)對(duì)比相鄰兩個(gè)周期的電流值來(lái)判斷當(dāng)前電流波形是否失去周期性，具體計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.一種故障電弧檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟 1)采集交流電一個(gè)周期的電流值，得到離散的若干個(gè)電流值； 2)計(jì)算出該周期內(nèi)若干個(gè)電流值當(dāng)中在O附近的值的個(gè)數(shù)，來(lái)表征該周期的電流是否存在平肩部，得到表示O附近點(diǎn)個(gè)數(shù)的參數(shù)N ； 通過(guò)計(jì)算該周期電流的平均值來(lái)判斷該周期電流的正負(fù)半周是否對(duì)稱，得到表征電流正負(fù)半周是否對(duì)稱的參數(shù)Iaw ; 通過(guò)對(duì)比相鄰兩個(gè)周期的電流值來(lái)判斷當(dāng)前電流波形是否失去周期性，得到表征電流周期性的參數(shù)Ipct ; 對(duì)采集到的若干數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行FFT變換，得到電流波形中各次諧波的含量，最終算出電流波形的畸變率Ix ; 3)依次將所得四個(gè)參數(shù)與對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比較，將每個(gè)對(duì)比結(jié)果按對(duì)應(yīng)系數(shù)累加到表征電弧故障的參數(shù)Fv，包括以下步驟 a、Fv值清零； b、將參數(shù)N同閾值P1比較，若N> ，則將N值乘以系數(shù)Ii1計(jì)入電弧故障參數(shù)Fv ;若N< P1，則該次判斷不計(jì)入Fv。
C、依次將參數(shù)IOT、Iper> Ix與對(duì)應(yīng)閾值β2、β3、β4相比較，若比較結(jié)果為大于則乘以相應(yīng)系數(shù)η2、η3、η4計(jì)入電弧故障參數(shù)Fv，小于則不計(jì)入，得到Fv ； 4)將^與閾值β5比較，若大于閾值，則該周期記為故障周期，在表征故障周期數(shù)的參數(shù)Cf中加I ; 5)重復(fù)步驟I)至步驟3)，若Fv依然大于閾值，即連續(xù)兩個(gè)周期均為故障周期，則Cf再加I ;否則Cf清零。
6)若電流連續(xù)8個(gè)周期均判斷為故障周期，即Cf可以累加至8，則判定電流產(chǎn)生電弧故障。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能有效提高故障電弧的辨別和判定準(zhǔn)確性的故障電弧檢測(cè)方法，以電弧的普遍特征為基礎(chǔ)，通過(guò)采集每周期的電流數(shù)據(jù)來(lái)分析電流波形是否存在零休、正負(fù)半周不對(duì)稱、周期性不明顯，以及是否含有豐富的高頻諧波這些特征，來(lái)判斷是否發(fā)生了電弧故障，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，可以提高對(duì)故障電弧判斷的準(zhǔn)確性和精度，減少了AFCI產(chǎn)品的誤動(dòng)率。
文檔編號(hào)G01R19/25GK102621377SQ20121011389
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者王穎 申請(qǐng)人:天津市鴻遠(yuǎn)電氣設(shè)備有限公司