基于加權差分電流的直流故障電弧檢測方法

近幾年來,由于低壓直流用電設備迅速增加以及分布式能源增多,直流供電在配電網中的應用日益廣泛

。直流供電相較于交流供電具有能量損耗小、供電效率高、線路造價低等優勢,廣泛應用于大型數據中心、電動汽車、航天飛機、電氣化船舶等領域

。然而,在直流配電網中,由于其導線截面較小、機械強度較低、線路絕緣水平較低等原因,極易在系統運行過程中出現絕緣損壞、線路老化和導線斷裂,進而導致直流電弧的產生

。直流電弧沒有電流過零點,無法自行熄滅,故障電弧持續燃燒可能會引發火災、爆炸事故,對設備和系統的穩定運行和操作人員的人身安全構成威脅

。因此,研究直流電弧故障特性及其檢測方法對低壓直流設備和系統的安全穩定運行至關重要。

國內外學者針對低壓直流系統中的電弧故障檢測方法進行了大量研究

。Wang等利用高頻正弦信號的主動注入直流母線來檢測直流電弧,但是主動注入諧波可能會對系統的正常運行造成影響

。Wilkinson使用基于霍爾效應的環形電流傳感器來檢測電路中潛在的電弧故障,可以實現電弧的準確檢測

。Park等利用光伏系統自帶的差分功率處理結構檢測直流電弧,該方法不需要額外的傳感器

。研究人員通過對直流電弧電信號數據的研究和處理,提取出不同的電弧特征參量

。Li等將線路電流和供電電壓作為電弧故障的特征參量檢測直流電弧

。Ahmadi等利用電壓、電流等可測量量的協方差矩陣的特征向量作為檢測算法的特征參量