基于電弧隨機(jī)性和卷積網(wǎng)絡(luò)的交流串聯(lián)電弧故障識(shí)別方法

鞏泉役，彭 克，陳 羽，王 瑋，劉發(fā)英

（山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,山東省淄博市 255000）

0 引言

近年來(lái),中國(guó)電氣火災(zāi)占火災(zāi)比例約為30%,且呈現(xiàn)上升趨勢(shì),已居各類火災(zāi)之首［1］。對(duì)于民用220 V 交流電而言,電弧電流超過0.5 A 就可能產(chǎn)生明顯的拉弧現(xiàn)象［2-3］,故障點(diǎn)處高溫會(huì)引燃周圍易燃物品,導(dǎo)致嚴(yán)重的用電安全事故。低壓交流串聯(lián)電弧故障發(fā)生時(shí)會(huì)使得電路電流減小,導(dǎo)致傳統(tǒng)保護(hù)裝置如斷路器、熔斷器等并不會(huì)動(dòng)作［4］。因此,如何有效解決低壓交流串聯(lián)電弧故障已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注與研究的問題［5-6］。

目前,對(duì)于低壓交流電弧的檢測(cè)方法主要分為2 類:1）根據(jù)發(fā)生電弧故障時(shí)線路電壓［7］、電流［8-9］的變化規(guī)律,提出相應(yīng)的識(shí)別方法；2）利用電弧的弧光和弧聲［10］、電磁輻射［11］、溫度等物理特征檢測(cè)電弧,但前提是需要事先知道電弧可能發(fā)生的具體位置,一般用于對(duì)特定開關(guān)柜內(nèi)的電弧進(jìn)行檢測(cè)。文獻(xiàn)［12-14］利用發(fā)生電弧故障時(shí)表現(xiàn)的不規(guī)則特性檢測(cè)電弧故障,如電流峰值特性［12］、連續(xù)多個(gè)周期電流信號(hào)喪失嚴(yán)格周期性［13-14］。該類型檢測(cè)方法雖然實(shí)時(shí)性強(qiáng),但難以確定公共閾值。文獻(xiàn)［15-16］提出基于傅里葉變換的算法,無(wú)論是對(duì)電流信號(hào)采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換再進(jìn)行時(shí)頻域分析還是提取5 次諧波分量,都具有實(shí)時(shí)性差、計(jì)算量大的缺點(diǎn)。文獻(xiàn)［17-18］提出基于小波變換的檢測(cè)方法,因小波變換是對(duì)時(shí)間頻率的局部化分析方法,易產(chǎn)生頻譜混疊問題。文獻(xiàn)［19］雖對(duì)小波變換進(jìn)行了大量改進(jìn),但變換后的特征量中依舊存在大量冗余信息。……