故障电弧实时诊断方法的研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文故障电弧实时诊断方法的研究ResearchonArcFaultReal-timeDiagnosisMethod刘振国电气工程学院作者：单位：指导教师：孙鹏教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月1日学位授予单位：沈阳工业大学摘要随着我国经济的快速发展和居民生活水平的提高，居民生活用电量和社会生产用电量不断增长，生活和生产中用电设备的种类和数量越来越多，电力系统的组成及其工作状态也更加复杂。在这种情况下，电力系统中故障发生的概率会增加。在众多导致电力系统发生故障的因素当中，故障电弧是不可忽视的因素之一。特别是串联型故障电弧

2、，由于目前没有理想的保护装置对其进行检测，当发生串联型故障电弧时极易引发火灾事故，从而造成财产损失或人员伤亡。因此，开展故障电弧及其实时诊断方法的研究可以对电弧故障进行有效检测，进而采取保护措施，避免上述事故的发生，对人们的生活和生产安全有重要的意义。本文通过对多种典型负载进行故障电弧模拟实验，收集了大量的故障电弧实验数据，在此基础上，提出了一种基于数学形态学的串联型故障电弧诊断方法。该方法利用数学形态学开闭运算，设计了开闭运算滤波器，能有效地滤除电流信号中的噪声干扰，并通过多分辨率形态梯度（MMG）运算提取串联型故障电弧发生前后电流波形的突变特征，进而获取正常工作情况下和故障电

3、弧发生时线路电流波形的形态梯度值。通过比较故障发生前后线路电流波形形态梯度值的大小，可以准确地判断出线路是否发生了电弧故障。该串联故障电弧诊断方法逻辑运算简单，计算量小，特别适用于基于MCU或DSP的串联故障电弧快速诊断装置。关键词：故障电弧，实时诊断，数学形态学，开闭运算，多分辨率形态梯度IAbstractWiththerapiddevelopmentofnationaleconomyandtheimprovementofresidents’livingstandards,theelectricityconsumptionofresidentialandsocialproduc

4、tionincreasing,theelectricalequipment’stypeandquantityoflifeandproductionisincreasing,thecompositionandworkingstateofpowersystemismorecomplicated.Inthiscondition,thepowersystemaccidentswillgetahigherprobability.Amongthemanyfactorscausethepowersystemaccidents,arcingfaultisanunneglectablefactor

5、.Sincethereisnoidealprotectiondevicetodetecttheseriesarcfault,thedeviceandcombustiblessurroundingmaygetignitedeasilywhentheseriesarcfaultgenerates,whichwillcausesignificantpropertydamagesandpersonalinjury.Therefore,itisnecessarytoresearchonarcfaultreal-timediagnosismethodonlineorequipment,whi

6、chcandetectarcfaultfastandtimely.Thenappropriateprotectivemeasureswillbetakentoavoidthepropertydamagesandpersonalinjury,whichhasimportantsignificancetopeoples’lifeandsocialproduction,Withtheseveraltypicalloadexperimentshavebeendonebasedonthearcfaultexperimentaldevice,andalargenumberofexperime

7、ntdataonarcfaulthasbeencollected,thispaperpresentsamethodofarcfaultdiagnosisinseriesbasedonmathematicalmorphology.Thenoiseinterferencesinthecurrentsignalcanbefiltratedeffectivelybyusingthecombinationofmorphologicalopeningandclosingoperation.T