基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法

摘要

本发明公开了一种基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法。本发明中通过电压波形分析，在保证识别弧光接地故障的前提下，对采样频率的要求会降低很多，降低对采样芯片的要求、降低整体造价。构造b(i)＝W(i)‑W(i+1)，根据b(i)的变化情况自动识别三角波的上升边宽度a1和下降边宽度a2。最后根据判据N>2且W>1000且进行弧光放电故障判断。通过本发明能够保持低造价地识别出弧光放电故障。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障快速识别方法。

背景技术

10kV供电系统中经常会有弧光接地故障发生，弧光接地故障危害性比较大，容易产生次生灾害，实际中需要快速锁定故障发生区域并对故障线路进行及时维护。但弧光放电故障比较难以识别，需要采用高速数据采集设备进行计算识别。采用高速采集设备在野外工作有很大局限性：一是不能采用低功耗方式工作，能量获取往往不能满足要求；二是采集速度太高，要求芯片工作频率高，整体造价昂贵，现场不易推广。因此，需要考虑这些特点，结合弧光放电过程物理现象，提出一种造价比较低又能识别出这种故障特点的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种造价比较低又能识别出弧光放电故障的基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法。

为实现上述目的，本发明的基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法采用以下技术方案：

基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法，包括以下步骤，第一步，采集线路上的电场实测值并滤除负半波；第二步，针对滤波后的输出电压判断上升边计数个数a1和下降边计数个数a2以进行三角波识别；第三步，求解三角波宽度比N、电压跌落门限W和一个周期电压最大值M，N>2且W>1000且

在所述第一步中，使用4K采样速度的电场采集器从线路上采集所述电场实测值。

在所述第一步中，一个电压周期中采集80个采样点，通过X(i)＝v(i)(u(i)-u(i-40))滤除负半波，式中X(i)代表滤波器的输出值，i代表第i个采样点，v(i)代表第i个采样点的电压值，

在所述第二步中，令b(i)＝W(i)-W(i+1),记录b(i)由0转正时刻计数器的计数值为C1(1)，记录b(i)由负转正时刻计数器的计数值为C1(2),记录b(i)>0且W(i+1)近似为0时刻计数器的计数值为C1(3)，a1＝C1(2)-C1(1),a2＝C1(3)-C1(2),式中W(i)表示第i个采样点的电压值。

本发明的有益效果如下：本发明中通过电压波形分析，在保证识别弧光接地故障的前提下，对采样频率的要求会降低很多，降低对采样芯片的要求、降低整体造价。构造b(i)＝W(i)-W(i+1)，根据b(i)的变化情况自动识别三角波的上升边宽度a1和下降边宽度a2。最后根据判据N>2且W>1000且

附图说明

图1为实际现场弧光接地故障发生时的电压波形图；

图2是实际现场弧光接地故障发生时的电流波形图；

图3是本发明的基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法的结构示意图；

图4是本发明的基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法中的判断流程图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法的实施例：

本发明的一种基于三角波宽度比和双门限设定的弧光放电故障识别方法包括如下步骤：

第一步，采用4K采样速度的电场采集器从线路上采集电场实测值并滤除负半波。

弧光放电故障一般在超高压线路的某相线路中出现，考虑弧光放电物理过程，其放电相电压升高到一定值时，瞬间击穿介质进行拉弧放电，电压降为零，进而电压向负方向升高到一定值，再瞬间击穿介质进行拉弧放电，周而复始，对电路破坏性比较大。其特点为电压在一个周期内会有两次爬坡过程，当电压到达顶点后，迅速放电，降低为零。电流则在电压达到顶点时，快速达到峰值，放电完毕后回落到正常值附近。超高压线路中C相线路发生弧光放电故障时三相电压波形如图1所示、三相电流波形如图2所示。

对比图1和图2可知，在一个周期内电压变化速度较慢，而电流变化速度却集中在极短的一段时间内，若是通过电流波形分析——采集电流波形的相关数据识别故障，需要采样设备具有极高的采样频率，能够在极短的时间内采集到多个样本以识别电流变化。若是通过电压波形分析——采集电压波形的相关数据识别故障，在保证识别弧光接地故障前提下，对采样频率的要求就会降低很多，降低对采样芯片要求、降低整体造价。

使用电场采集器从架空线上采集电场实测值时的图片如图3所示，通过模拟量采集模块采集架空线路上的电压值并转化为数字量，使用STM32L471RET6ARM控制器存储并处理采集到的数字量，使用433MHZ的通信模块发送控制器的输出信号。在其他实施例中，还可以使用其他型号的控制器和/或通信模块。

在此步骤中，为了更易于现场快速识别，通过构造一个数字半波滤波器滤除负半波采样的电压点、保留正半波采样值。

本发明中一个周期采集80个采样点，半个周期采集40个采样点，设计一个计数器C1用来计数从半波滤波器输出的值的个数，设计一个数组v(i)用来保存半波滤波器的输出。设数组变量为v1～v80，其初始化值均为零。最终在每个采样周期中所构造的数字半波滤波器如下：X(i)＝v(i)(u(i)-u(i-40))，式中X(i)代表滤波器的输出值，i代表第i个采样点，v(i)代表第i个采样点的电压值，

第二步，判断上升边计数个数a1和下降边计数个数a2以进行三角波识别。

三角波识别的重点是判断三角形的三个顶点，针对图1中C相弧光接地故障的放电电压波形，三角形波形相对比较规则，但实际中由于采集器线性度原因以及电压畸变等情况，所采集的波形可能只是近似为三角形形状，这些都需要准确识别出来。识别方法是将其转化为上升边计数个数a1和下降边计数个数a2的判断，具体如下：

令b(i)＝W(i)-W(i+1),若任意b(i)<0，则这些采样值为三角形的上升边，当计算中第一次出现b(i)>0,则说明上升边到达了最大值后，开始向下变化。通过记录计数器C1在b(i)由负转正时的计数值C1(1)，再记录计数器C1在上升边到达最大值后的计数值C1(2)，即可得到从最低点到最高点的计数次数a1＝C1(2)-C1(1)。

当b(i)>0，且W(i+1)近似为0时，说明到达了三角形波形的右侧底边，记录计数器C1此时的计数值C1(3)，即可得从最高点到最低点的计数次数为a2＝C1(3)-C1(2)。

第三步，求解三角波宽度比N、电压跌落门限W和一个周期电压最大值M，根据判据N>2且W>1000且

其中N＝a1/a2,表示波形最高点到左边零点的宽度与波形最高点到右边零点的宽度比。

b(i)>0时证明处于三角波的下降边，下降边上相应的两采样点之间电压差值b(i)为跌落门限，以W表示。

M＝Max(W(1),W(2),…,W(80))，表示一个周期电压最大值，其中W(i)表示第i个采样点的滤波器输出的电压值。

根据现场实际弧光接地故障求解和实践，确定弧光放电故障判据如下：N>2且W>1000且

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。