低压电弧故障检测方法研究-电气工程专业论文.docx

Thesis Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Electrical Engineering Research on Detection Method for Arc Fault in Low Voltage System by Zhang Xiaoliang Supervisor: Zhang Guanying December 2014 摘 要 据统计近年来电气火灾发生比例呈上升趋势，其中由电弧故障导致的电气火灾发 生频繁，给人们的生命财产造成巨大危害，因此研发并推广针对电弧故障的低压保护 装置已成为低压电器行业迫在眉睫的事情。电弧故障的检测是电弧故障保护的灵魂， 其方法可靠性直接关系到保护装置的保护效果。如果将电弧比作信号转换器，输入的 是电压、电流信号，输出的则是声、光、热以及电磁辐射等信号。基于电弧输出信号 的检测方法主要应用于开关柜等固定场所，对于线路电弧故障的检测，当前的研究大 多集中在电压、电流信号的辨别上。然而串联电弧故障的故障电流波形受负载阻抗影 响较大，特别是某些电子设备的正常工作电流与阻性设备电弧电流波形相似度很大， 极大地干扰了电弧故障的检测。 本课题以提高串联电弧故障检测的可靠性为目的，对低压串联电弧故障检测方法 进行研究。首先对现有电弧故障实验平台进行了改进，用弧光信号标示采集数据的电 弧区间，从数据源角度提高了检测方法分析的可靠性；进而参照相关标准设计了实验 方案，根据实验数据分析了负载类型和弧隙间距对电流和负载端电压波形特征的影响， 并就电器插拔操作、启动过程、间歇性故障等非电弧原因造成的电压电流变化也做了 一定的分析；通过对电流和负载端电压波形特征的分析，研究了基于电流随机性的串 联电弧故障检测方法，在差值法提取信号基础上，提出用小波去噪置零方法处理后的 信号周期均值作为电弧检测特征量，分析结果表明该方法具有一定的可行性；而后， 根据负载端电压的周期均值在电弧前后离散程度不同这一特征，提出了一种基于负载 端电压周期均值标准差的检测方法，并用实验数据对检测效果进行了分析；论文最后 总结了课题所做工作，并就串联电弧故障检测方法的改进完善给出了一些建议。 关键字：串联电弧故障 检测方法 弧光标示 周期均值标准差 弧隙间距 I PAGE PAGE III PAGE PAGE IV ABSTRACT According to statistics, the occurrence of electrical fires is on the rise in recent years. The electrical fires caused by arc fault occur frequently, which can do great harm to peoples lives and property. So the development and promotion of low voltage protective devices for arc fault are extremely urgent in the electrical industries. Arc fault detection is the soul of arc fault protection, because the reliability of detection methods can directly determine the effect of the protection. If the arc was taken as signal converter, the inputs are voltage and current signals, the outputs are the sound, light, heat, electromagnetic radiation and other signals. Therefore multiple detection methods can be gotten based on the input and output signals. However, the methods based on output signals are more suitable for fixed situations such as switch cabinet, and when detecting arc fault in wires, mostly detection methods concentrate on voltage and current