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基于5次谐波分量概率分布的故障电弧识别方法的研究

蔡杰轩  
【摘要】:自19世纪人类发明了电以来,电已经得到了很广泛的应用。在现如今人们的生活中家用电器得到了大量的普及,并且还有很多新型的家用电器不断涌现,电气火灾的发生的频率也越来越高、造成的危害也越来越大。这其中故障电弧是引发火灾的最主要原因。传统的保护电器可以对相间短路故障和接地短路故障时进行有效的保护,是针对大电流的过流保护。而串联故障电弧的特点是电流小,温度高,持续时间短,当发生故障电弧时,传统的过流保护并不能有效的对线路进行保护。因此,对串联故障电弧进行有效的检测和识别具有重要的意义。目前,国内对低压故障电弧的研究主要停留在论文阶段,几乎没有产品出现,而国外对于故障电弧的研究要比国内成熟的多,国外已经有AFCI的相关产品并且已经得到了应用。国内对于故障电弧的主要研究方法主要是通过对故障电弧电流、电压波形的特征分析,采用小波分析、傅里叶分析、自回归参数模型以及独立分量分析等方法分别在时域和频域上对故障电弧进行分析。然而由于建筑电气中具有负载多样性的特点,有些负载正常运行时的电流特性和故障电弧电流的特性很相似。此外,很多学者对故障电弧电流特性的研究大多采用的单一负载,对混合型负载研究的较少。因此本文根据国内外的研究成果搭建了故障电弧实验平台,采集了多种负载正常运行时和发生故障电弧时的电流波形。通过对采集的负载电流波形进行分析,观察负载电流正常运行时和发生故障电弧时的电流波形的不同点。然后采用MATLAB软件对电流波形进行傅里叶分析,提取出负载中正常运行时和发生故障电弧时的电流波形的谐波分量,对两种情况下的谐波分量进行对比分析,找到其发生故障电弧时的特征量,然后通过spss软件分别对其进行单参数的t-分布检验和k-s检验,确定特征量的分布类型为对数正态分布,然后确定故障电弧判据的特征量的阈值范围。由此本文提出了一种基于5次谐波分量的故障电弧识别方法,为故障电弧的检测提供了可靠的参考依据。


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