楼宇电气火灾预警系统中故障电弧检测的研究

【摘要】：故障电弧是引起电气火灾的重要原因之一。但是当供电线路产生电弧时由于其电压值和电流值均处于正常值的附近,所以现有的保护设备无法检测到故障电弧。为此,本文首先对故障电弧特性进行了一系列的实验研究,得到了故障电弧的电流电压波形及其特性,在此基础上设计了故障电弧在线检测系统。本系统作为电气火灾预警系统的一个重要组成部分,能够实时检测供电线路的电流参数,一旦发生故障电弧能及时的报警能切实起到预防电气火灾的作用。本系统能采集判断6路电流信号,系统由上位机和下位机构成。下位机由检测从机和数据接收主机(主机1)和数据发送主机(主机2)构成。检测从机主要用于检测电流信号,与电流传感器和A/D转换电路组成电流信号采集电路。电流传感器将检测的电流信号传送给A/D转换电路进行模数转换。输出的数字信号传送给检测从机,检测从机通过串行口将数据传送给主机1,检测从机和主机1之间的数据传输协议是RS-485串行数据传输协议。在主机1中数据被重置,随后通过并行口被传送给主机2。主机2通过串行口将数据传输给上位机。上位机与主机2之间的数据传输协议是RS-232串行数据传输协议。上位机检测平台是利用LabWindows/CVI开发的“故障电弧检测系统”。该系统以小波分析为工具,通过检测电流信号中是否具有周期性奇异性点来判断是否发生故障电弧。系统选用并构建了正交二次样条小波作为小波函数,采用多孔算法实现二进小波变换的快速算法。在判断电流信号奇异点时,本文通过逐步减小阈值的方法来最终确定小波变换系数的模极大值。为了进一步消除供电线路噪声的影响,系统通过计算奇异点间的距离,来判断奇异性点是不是具有周期性,从而判断故障电弧是否真正燃烧及燃烧的半周期数。一旦故障电弧燃烧时间超过5个半周期即可报警。通过实验,本系统完全能有效地对故障电弧实现实时在线检测。