一种基于负载分类的交流电弧故障检测方法及系统与流程

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种基于负载分类的交流电弧故障检测方法及系统。

背景技术：

1、随着社会经济的持续发展和科技实力的不断提升，电气化程度越来越高，电气设备的使用范围不断增加。然而，随着电力消耗增加以及电缆、电器老化，电气火灾的事件也在逐年增加。在引起电气火灾的各种原因中，电弧故障是主要原因，主要在于电弧产生过多热量而很容易点燃周围的材料(如木框架或绝缘材料)，从而导致潜在的危险火灾。因此，为了减少电气火灾的发生，需要加强对电气设备的维护和检测，及时发现和修复潜在的电弧故障。

2、尽管有各种交流电弧故障检测方法，但不同负载引起的电弧故障电流的复杂波形是电弧检测的一个重大挑战。电弧故障电流的波形是多种多样的，特别是在存在非线性或开关负载时，同时在实际工况中，多个负载同时运行会给电弧故障检测增加难度。

3、目前，广泛采用的交流电弧检测方法是直接根据电流波形来检测，但是该方法是在固定基础上构建的，这可能会限制它们适应各种负载条件的能力，尤其是负载条件复杂时很大可能出现跳闸和误动。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于负载分类的交流电弧故障检测方法及系统，能够解决现有交流电弧检测方法无法在复杂运行负载条件下对不同类型负载的电弧进行检测的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于负载分类的交流电弧故障检测方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、获取交流电弧故障的电流序列，并结合滑动窗口，对暂态事件存在情况进行检测；

4、s2、若检测到暂态事件存在，则根据暂态事件的持续时间，识别出相应的负载类别，并根据所识别的负载类别，选择对应的分类器来分析得到交流电弧故障检测结果；其中，所述负载类别包括开关式负载、电感式负载和电阻式负载；所述分类器包括开关式电弧特征分类器、电感式电弧特征分类器和电阻式电弧特征分类器。

5、其中，所述步骤s2具体包括：

6、若判定出暂态事件的持续时间大于第一阈值且小于第二阈值时，则识别出的负载类别为所述开关式负载，并根据所述开关式负载，选择所述开关式电弧特征分类器来分析得到交流电弧故障检测结果。

7、其中，所述步骤s2还具体包括：

8、若判定出暂态事件的持续时间大于所述第二阈值且小于第三阈值时，则识别出的负载类别为所述电感式负载，并根据所述电感式负载，选择所述电感式电弧特征分类器来分析得到交流电弧故障检测结果。

9、其中，所述步骤s2还进一步包括：

10、若判定出暂态事件的持续时间小于所述第一阈值或大于所述第三阈值时，则识别出的负载类别为所述电阻式负载，并根据所述电阻式负载，选择所述电阻式电弧特征分类器来分析得到交流电弧故障检测结果。

11、其中，所述开关式电弧特征分类器、所述电感式电弧特征分类器和所述电阻式电弧特征分类器均采用k最近邻分类算法。

12、其中，所述方法进一步包括：

13、若未检测到暂态事件存在，则根据所述交流电弧故障的电流序列，直接分析得到交流电弧故障检测结果。

14、本发明实施例还提供了一种基于负载分类的交流电弧故障检测系统，包括：

15、暂态事件检测单元，用于获取交流电弧故障的电流序列，并结合滑动窗口，对暂态事件存在情况进行检测；

16、负载分类识别电弧故障单元，用于若检测到暂态事件存在，则根据暂态事件的持续时间，识别出相应的负载类别，并根据所识别的负载类别，选择对应的分类器来分析得到交流电弧故障检测结果；其中，所述负载类别包括开关式负载、电感式负载和电阻式负载；所述分类器包括开关式电弧特征分类器、电感式电弧特征分类器和电阻式电弧特征分类器。

17、其中，所述负载分类识别电弧故障单元包括：

18、开关式电弧故障识别模块，用于若判定出暂态事件的持续时间大于第一阈值且小于第二阈值时，则识别出的负载类别为所述开关式负载，并根据所述开关式负载，选择所述开关式电弧特征分类器来分析得到交流电弧故障检测结果；

19、电感式电弧故障识别模块，用于若判定出暂态事件的持续时间大于所述第二阈值且小于第三阈值时，则识别出的负载类别为所述电感式负载，并根据所述电感式负载，选择所述电感式电弧特征分类器来分析得到交流电弧故障检测结果；

20、电阻式电弧故障识别模块，用于若判定出暂态事件的持续时间小于所述第一阈值或大于所述第三阈值时，则识别出的负载类别为所述电阻式负载，并根据所述电阻式负载，选择所述电阻式电弧特征分类器来分析得到交流电弧故障检测结果。

21、其中，还包括：

22、电流识别电弧故障单元，用于若未检测到暂态事件存在，则根据所述交流电弧故障的电流序列，直接分析得到交流电弧故障检测结果。

23、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

24、1、本发明通过交流电弧故障的电流序列，检测暂态事件是否存在，并在暂态事件存在时，根据暂态事件的持续时间，识别出相应的负载类别(如开关式负载、电感式负载和电阻式负载)，选择对应的分类器(如开关式电弧特征分类器、电感式电弧特征分类器和电阻式电弧特征分类器)来分析得到交流电弧故障检测结果，从而能够解决现有交流电弧检测方法无法在复杂运行负载条件下对不同类型负载的电弧进行检测的问题；

25、2、本发明的分类器均采用k最近邻分类算法，因其整体表现最为出色，能够计算所有特征之间的距离，并在低维问题情况中提供准确的结果，因此不涉及复杂的计算，具有较高的效率，降低了计算负担。

1.一种基于负载分类的交流电弧故障检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于负载分类的交流电弧故障检测方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

3.如权利要求2所述的基于负载分类的交流电弧故障检测方法，其特征在于，所述步骤s2还具体包括：

4.如权利要求3所述的基于负载分类的交流电弧故障检测方法，其特征在于，所述步骤s2还进一步包括：

5.如权利要求4所述的基于负载分类的交流电弧故障检测方法，其特征在于，所述开关式电弧特征分类器、所述电感式电弧特征分类器和所述电阻式电弧特征分类器均采用k最近邻分类算法。

6.如权利要求1所述的基于负载分类的交流电弧故障检测方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

7.一种基于负载分类的交流电弧故障检测系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的基于负载分类的交流电弧故障检测系统，其特征在于，所述负载分类识别电弧故障单元包括：

9.如权利要求8所述的基于负载分类的交流电弧故障检测系统，其特征在于，还包括：