基于突变理论的低压故障电弧检测方法研究

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1、全日制硕士学位论文基于突变理论的低压故障电弧检测方法研究申请人姓名：孔林娟指导教师：董爱华学位类别：工学硕士专业名称：控制科学与工程研究方向：检测技术与自动化装置河南理工大学电气工程与自动化学院二○一五年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：基于突变理论的低压故障电弧检测方法研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文

2、引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TM502密级：公开UDC:621.3单位代码:10460基于突变理论的低压故

3、障电弧检测方法研究LowvoltageArc-FaultdetectionmethodbasedonCatastropheTheory申请人姓名孔林娟学位类别工学硕士专业名称控制科学与工程研究方向检测技术与自动化装置导师董爱华职称教授提交日期2015年6月2日答辩日期2015年6月7日河南理工大学致谢三年时间转眼即逝，回顾这三年的经历，我要特别感谢在这三年里在学习生活上给予我帮助的老师、同学、朋友以及我的家人，在此我对他们表示我真挚的谢意。首先，我由衷地感谢董爱华老师。在整个研究生阶段，董老师在生活上还有学习上都给了我极大的帮助和指导，从开题到小论

4、文的写作再到大论文的完成，都得到了董老师的细心指导。董老师的知识体系全面，治学态度非常严谨、踏实，工作态度更是一丝不苟，这些都给我留下了深刻的印象，使我在平时的学习和生活中收益匪浅，在此我衷心感谢董老师对我的培养和关怀。同时，非常感谢陪伴我走完这三年的电气418A各位同学，在你们的帮助和支持下，我才能顺利的完成本论文的撰写。在论文即将完成之际，我还要对我的宿舍同学表示我诚挚的谢意!最后感谢我的家人和男朋友，感谢他们无私的付出，感谢他们一直以来对我的支持、爱护和理解。他们的支持一直是我前进的动力，衷心祝愿他们永远健康、幸福。再次真诚感谢在研究生阶段指

5、导过、帮助过我的老师、同学和朋友们，真的谢谢你们！摘要近几年来电气故障严重影响了供电的可靠性及人民的生命财产安全,其中故障电弧是引发电气故障的重要因素，其容易发生在住宅，商场，矿井，飞机，汽车等配电系统的任意位置。线缆及配电设备的破损、老化、连接松动等都易导致电火花和电弧的产生。由于串联电弧电流有效值往往小于正常电流使得现有保护装置不动作，电弧持续发展将产生局部高温易损坏配电设备，引发火灾事故。突变理论是研究连续发展过程中出现的突变现象。线路由正常运行到电弧产生也是一种突变现象。因此，突变理论是研究故障电弧所适用的理论。基于此，本文提出了基于突变理

6、论的故障电弧检测方法。本文主要研究低压配电线路及配电设备内的串联故障电弧，并设计了电弧断路器，意在用于配电柜，配电盘等的内部，保护柜内开关设备及线路。首先，为了深入研究低压故障电弧的特性，本文搭建了故障电弧实验平台，开展了多种典型负载的电弧故障模拟实验，采集了大量数据。根据电弧电流的突变特点，通过积分、均方根运算，小波分析和傅里叶分析对电流时域、时频域和频域突变特征进行提取。定义了积分值变化系数，相邻周期均方根，高频变化系数和高次谐波分量变化量四个特征量表征电流突变。其次建立故障电弧评价模型，采用突变理论评价指标的研究方法对提取的多个特征量的突变隶

7、属度综合评价，评价值作为故障电弧的评价指标。结果表明电弧故障前后两个周期的电流特征量及故障电弧评价指标相比正常运行时明显增大。通过设定阈值和多次检测能有效判别不同类型负载电弧故障及区分负载启动和改变时的电流，有很好的泛化性和鲁棒性。最后，基于dsPIC30f2010数字信号处理器进行了故障电弧断路器的软硬件设计，完成了电流的检测、故障显示、按键测试、断路器脱扣驱动等功能。关键词：故障电弧；突变理论；小波分析；频谱分析IIAbstractInrecentyears,theelectricalfailurehasinfluencedpowersuppl

8、yreliabilityandpeople’spropertyandlifesafetyseriously.Thefaul