专利名称：故障电弧检测方法
技术领域：
本发明涉及电路保护设备领域，尤其是一种用于AFCI中故障电弧的检测的方法。
背景技术：
家庭中的电气线路会因电路短路、电线老化、接触不良、电器产品故障等原因而在线路中产生电弧。电弧是一种空气导电现象，在两个电极之间产生强烈而持久的放电，能量集中，温度高，极易导致家庭中的火灾事故。然而传统的家用电路故障保护装置并不能对电弧故障产生保护，在预防家庭火灾事故中一种能针对电弧故障的保护装置是十分重要的。AFCI (Arc-Fault Circuit-Interrupter)即电弧故障断路器,在传统的断路器的基础上添加了对故障电弧起保护作用的功能，以防范由于故障电弧而引发的火灾。AFCI的出现为用电安全提供了可靠的保障，最早应用于航空航天领域，现在已经逐步进入人们的日常生活之中。目前，国内外市场上针对低压配电系统的AFCI产品，都是针对120V，60Hz的负载设备开发的，适合于国内220V/AC，50Hz配电系统的AFCI产品是一项崭新的技术。作为可以对故障电弧起保护作用的装置，对故障电弧的准确判断是其最基本，也是最核心的技术。发生故障电弧时的电流波形会因负荷的不同而有差异，但一些特征是电弧共有的，例如电流“电流零休”现象；电流波形正负半周不对称；波形失去周期性；电流波形中含有丰富的高频分量。但由于电弧检测算法上的一些缺陷，使得目前大多数AFCI产品对故障电弧电流的判断存在不足之处，容易产生识别错误和误动作。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效提高故障电弧的辨别和判定准确性的故障电弧检测方法。为解决上述问题，本发明的一种故障电弧检测方法，包括以下步骤I)采集交流电一个周期的电流值，得到离散的若干个电流值；2)计算出该周期内若干个电流值当中在O附近的值的个数，来表征该周期的电流是否存在平肩部，得到表示O附近点个数的参数N ;通过计算该周期电流的平均值来判断该周期电流的正负半周是否对称，得到表征电流正负半周是否对称的参数Iaw ;通过对比相邻两个周期的电流值来判断当前电流波形是否失去周期性，得到表征电流周期性的参数Ipot ; 对采集到的若干数据点进行FFT变换(快速傅里叶变换)，FFT变换采用harming窗(升余弦窗)加窗处理，以提高测量精度，通过FFT变换得到电流波形中各次谐波的含量，最终算出电流波形的畸变率Ix，以此来判断电流波形中所含高次谐波是否超标；
3)依次将所得四个参数与对应阈值进行比较，将每个对比结果按对应系数累加到表征电弧故障的参数Fv，包括以下步骤a、Fv 值清零；
b、将参数N同阈值比较，若N > ，则将N值乘以系数Ii1计入电弧故障参数Fv ;若N < β i，则该次判断不计入Fv。C、类似上述步骤，依次将参数IOT、Iper> Ix与对应阈值β 2、β 3、β 4相比较，若大于阈值则乘以相应系数η2、η3、η4计入电弧故障参数Fv，小于则不计入，得到Fv ；4)将^与阈值β5比较，若大于阈值，则该周期记为故障周期，在表征故障周期数的参数Cf中加I ;
5)重复步骤I)至步骤3)，SFv依然大于阈值，即连续两个周期均为故障周期，则Cf再加I ;否则Cf清零。6)若电流连续8个周期均判断为故障周期，即Cf可以累加至8，则判定电流产生电弧故障；以上阈值βρ β2、β 3、β 4> β 5以及系数η 、η2、η3、η4均为给定值，具体指可以通
过实验数据进一步优化确定。本发明的故障电弧检测方法以电弧的普遍特征为基�。ü杉恐芷诘牡缌魇堇捶治龅缌鞑ㄐ问欠翊嬖诹阈�、正负半周不对称、周期性不明显，以及是否含有丰富的高频谐波这些特征，来判断是否发生了电弧故障，相对于现有技术，可以提高对故障电弧判断的准确性和精度，减少了 AFCI产品的误动率。
图I为本发明中故障电弧检测方法的流程图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。如图I所示，本发明的故障电弧检测方法，包括以下步骤I)以1600Hz的采样频率采集家用220V/50Hz交流电一个周期的电流值，得到离散的32个电流值，记为Ip I1........I31，组成该周期的电流波形数据集合；2)计算出一个周期内的32个电流值当中在O附近的值的个数，来表征该周期的电流是否存在平肩部，具体的计算式为
31N = ^Zk
O
^1 = 1,|11 |<0.5且|11 -11 +1|<0.05IZk = O,其他得到表示O附近点个数的参数N。通过计算一个周期电流的平均值来判断该周期电流的正负半周是否对称，具体计算公式如下
31Iavr - 22^^
O得到表征电流正负半周是否对称的参数I·。
通过对比相邻两个周期的电流值来判断当前电流波形是否失去周期性，具体计算公式如下
权利要求
1.一种故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤 1)采集交流电一个周期的电流值，得到离散的若干个电流值； 2)计算出该周期内若干个电流值当中在O附近的值的个数，来表征该周期的电流是否存在平肩部，得到表示O附近点个数的参数N ； 通过计算该周期电流的平均值来判断该周期电流的正负半周是否对称，得到表征电流正负半周是否对称的参数Iaw ; 通过对比相邻两个周期的电流值来判断当前电流波形是否失去周期性，得到表征电流周期性的参数Ipct ; 对采集到的若干数据点进行FFT变换，得到电流波形中各次谐波的含量，最终算出电流波形的畸变率Ix ; 3)依次将所得四个参数与对应阈值进行比较，将每个对比结果按对应系数累加到表征电弧故障的参数Fv，包括以下步骤 a、Fv值清零； b、将参数N同阈值P1比较，若N> ，则将N值乘以系数Ii1计入电弧故障参数Fv ;若N< P1，则该次判断不计入Fv。
C、依次将参数IOT、Iper> Ix与对应阈值β2、β3、β4相比较，若比较结果为大于则乘以相应系数η2、η3、η4计入电弧故障参数Fv，小于则不计入，得到Fv ； 4)将^与阈值β5比较，若大于阈值，则该周期记为故障周期，在表征故障周期数的参数Cf中加I ; 5)重复步骤I)至步骤3)，若Fv依然大于阈值，即连续两个周期均为故障周期，则Cf再加I ;否则Cf清零。
6)若电流连续8个周期均判断为故障周期，即Cf可以累加至8，则判定电流产生电弧故障。
全文摘要
本发明公开了一种能有效提高故障电弧的辨别和判定准确性的故障电弧检测方法，以电弧的普遍特征为基�。ü杉恐芷诘牡缌魇堇捶治龅缌鞑ㄐ问欠翊嬖诹阈�、正负半周不对称、周期性不明显，以及是否含有丰富的高频谐波这些特征，来判断是否发生了电弧故障，相对于现有技术，可以提高对故障电弧判断的准确性和精度，减少了AFCI产品的误动率。
文档编号G01R19/25GK102621377SQ20121011389
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者王颖 申请人:天津市鸿远电气设备有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
