复杂电路条件下串联故障电弧典型特征实验研究

【摘要】：在低压用电系统中,多负载并联运行构成了较复杂的多回路供电线路,由于负载种类的多样性,各支路发生故障电弧时的故障特征在干路中存在一定的隐蔽性,故障电弧断路器较难检测到各支路的串联故障电弧。论文针对复杂电路条件下串联故障电弧难以诊断的问题,研究了不同线路产生串联故障电弧时的分形和能量特征,对提高低压用电的可靠性、安全性具有重要意义。首先搭建了串联故障电弧实验平台,分别开展了单回路、双回路、三回路的串联故障电弧实验,采集了正常工作和故障电弧状态下干路和各支路的电流以及电弧电压数据。在时域和频域分别对所获得的干路电流波形的峰峰值、方差、过零点数、裕度因子和总谐波畸变率(THDi)进行了分析。然后采用集成经验模态分解(EEMD)方法对干路电流信号进行分解,根据故障信息选取有效地IMF分量并对其进行重构,得到了包含故障电弧特征的有效电流信号;对重构的信号进行了分形特征分析,计算出干路以及各支路两种工作状态下有效电流信号的关联维数。接着,对干路电流进行小波包3层分解及分频段重构,对重构后的各频段信号进行AR(auto regressive,AR)谱分析,提取了特征频段,并分析了不同频段信号的小波包-AR谱频带能量在不同线路发生故障电弧时的变化规律。结果表明:关联维数、小波包-AR谱频带能量能够有效的描述多回路电路的串联型故障电弧的特征,为复杂电路条件下从干路判别不同故障电弧支路提供了重要的理论依据。该论文有图37幅,表5个,参考文献55篇。