开关柜内部故障电弧探测法的研究现状及趋势
蓝会立1,张认成2
(1.广西工学院电子信息与控制工程系,柳州545006;2.华侨大学机电及自动化学院,泉州362021)
摘 要:鉴于故障电弧是电力系统开关柜内部的灾难性故障之一,综合分析了国内外对故障电弧探测方法的研究及应用现状,在对现有各种故障电弧探测方法进行介绍和分析,指出各种探测方法的技术特点、局限性和适用范围的基础上,提出了故障电弧的早期预测预警探测方法及故障电弧探测算法智能化的发展趋势。通过研究和提取故障电弧放电前伴随的早期弧声、弧光的特征信息,实时在线监测该特征弧声、弧光是否存在即可断定故障电弧是否将会发生,从而改变了目前故障电弧的事后被动检测。可实现基于特征弧声、弧光的早期预测预警防护机制,把故障消除在发生早期,降低和避免了故障电弧产生时对开关设备造成的损失。关键词:开关柜;故障电弧;探测方法;电弧声;预测预警;综述中图分类号:TM591文献标志码:A 文章编号:100326520(2008)0320496204
基金资助项目:福建省高新技术研究开发计划重点项目
(2005H036)。
Project Supported by High Tech Research and Development Project of Fujian Province (2005H036).
Current R esearch and Development T rends on F aults Arc
Detection Method in Switch C abinet
L AN Hui 2li 1,ZHAN G Ren 2cheng 2
(1.Depart ment of Elect ronic Information &Cont rol Engineering ,Guangxi U niversity of Technology ,
Liuzhou 545006,China ;2.College of Mechanical Engineering and Automatio n ,
Huaqiao University ,Quanzho u 362021,China )
Abstract :The present status of research and development of faults arc detection methods in switch cabinet were ana 2lyzed synthetically.By summarizing the advantages ,limitations and applicable areas of each method presently used in switch cabinet ,suggestions and comments are given for f urther research based on our research.The present tech 2niques are based on detecting faults by examining the voltages and currents ,and the changes in voltages and currents usually do not occur soon after the establishment of an arcing fault.The consequence is that the damage due to the fault is usually substantial.It is pointed out that the forecast and early warning of faults arc and intelligent detection algorithm are the trends of f uture study in this field.Studying on the feature exaction of early arc sound and arc light is an important premise of detecting the early faults arc ,and it is feasible to forecast and early warm faults arc in switch cabinet by online detecting the feature of fault arc sound and/or fault arc light ,which can change the tradi 2tional passive detection method to the active detection method based on the feature signals of early fault arc sound and fault arc light ,and reduce the damage of switch apparatus by eliminating the arcing faults in the early time.K ey w ords :switch cabinet ;faults arc ;detection method ;arcing sound ;forecast and early warning ;prospective
0 引 言
开关柜内部故障电弧是一种频发性、灾难性的
严重故障。故障电弧一旦发生,便会辐射出巨大的声、光、电、热等能量,导致电力系统与用电设备毁坏及人身伤亡。据不完全统计,仅手车柜一项,全国平均每年因电弧短路烧毁的开关柜多达200多个。德国科隆精密机械行业工伤事故保险联合会编制的关于中低压配电设备事故最新统计报告指出,近几年来中低压成套开关设备电气事故引起人身伤亡与电弧故障有关的>50%。国际上从90年代初开始深
入细致的研究电弧故障的物理特性、产生机理及探测方法[129]。本文综合分析了现有各种故障电弧探
测方法的技术特点、局限性和适用范围,并在此基础上提出了故障电弧探测方法研究的发展趋势。1 故障电弧探测方法研究现状1.1 传统的中低压母线保护方案
故障电弧保护的基本思想是实时检测故障电弧的弧光或(和)电流信号,当信号幅值超过预定的阈值时启动控制系统,使断路器动作。IEC298标准规定开关柜内部耐受的最大燃弧时间为100ms 。因此,故障电弧切除时间必须<100ms 才能达到快速保护母线的目的,也就是故障电弧保护系统从检测到故障电弧再到断开断路器切除故障的总时间要<100ms 。我国还没有自主研制的故障电弧保护系
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694?第34卷第3期2008年 3月
高 电 压 技 术
High Voltage Engineering
Vol.34No.3
Mar. 2008
统,而是依赖以下中低压母线的保护方案[10]:
1)变压器后备过流保护方案。这是目前国内应用最广泛的中压母线保护方案。保护跳闸时间一般整定为1.2～1.4s,有的甚至更长,达2.0s以上,远不能满足快速切除中压母线故障的要求。
2)馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案。这是近年来微机过流保护在中压馈线广泛应用,国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的所谓过流闭锁式中压母线保护方案。保护方案的动作时间一般为300～400ms,也不能满足100ms切除中压母线故障的要求。
3)采用环流原理的高阻抗母线保护方案。这是一种专用电流差动母线保护方案,在国外某些重要项目中有时采用。其动作时间一般为35～60ms,再加上断路器35～60ms的跳闸时间,在某些场合勉强能满足动作速度方面的要求,但所留的裕度不够,且接线复杂,对TA的要求高,安装在母线上有很多困难,不能保护到电缆室范围内的故障。
1.2 电压探测方法
故障电弧发生时,会引起电路中电压和电流发生变化。故障电弧的电流波形大致为正弦波形,而电弧电压波形较为复杂,电弧电压在零区存在显著特征:电弧零区的时间常数θ非常小,电弧电压变化率在零区较大,在电流过零时最大,这一特征可用于电弧电压波形的识别[10213]。
图1为利用电弧电压特性研制的一种电子式电弧故障检测器原理框图。首先,将220V电压变换放大、滤波。滤波器对电压信号的谐波处理后输至脉冲成型器,将电压的突降信息变成脉冲,该脉冲经单稳态触发器后形成恒定幅值、宽度不变的脉冲,输至积分器进行积分,再至比较器,当积分器输出幅值超过比较器的设定值时启动线路,经延时后,发出脱扣信号,故障电弧的上游断路器分闸。该系统在OSTRAVA技术大学0.4kV配电站、DE2 TRA ROV IEC发电厂014kV配电设备、DA K2 OVAN G核电站014kV分配电设备及煤矿015kV 配电设备试运行表明,该系统无误动作,并能可靠地识别低压配电设备中所发生的故障电弧。
利用电弧电压电流的变化特性来设计的探测系统,其工作的前提是故障电弧已经产生同时探测器能检测到电弧电压的突降信息。然而电弧电压信号的检测会受电网负载及其它因素的干扰,容易出现误判;电压电流传感器检测范围受限,磁性电压电流探测器容易受外界电磁干扰而有可能触发保护器件;探测器要安装在故障电弧发生处,容易被烧损而工作失效;电压突变瞬间时间极短,
对测量电路设计要求严格。
1.3 压力探测方法
开关柜内部产生电弧时,电能转换为热能,引起周围空气温度升高,压力增大,空气介质的不断膨胀又进一步对柜体产生力的冲击[14217]。故障电弧试验中开关柜小室内气压的变化如图2所示,在压力释放装置开始动作时刻t1前,小室内的气压呈线性快速上升,在释压后气压变化过程为A-B-C段折线。对内部故障电弧产生的压力作用建模、计算,有利于柜体结构的改进和完善,并可以通过计算结果考核压力保护系统的可靠性和防护效果。
西门子公司利用故障电弧的压力效应,开发了一种压力开关系统,通过收集故障电弧的压力信号,在出现短路电弧的最初瞬间,迅速发出信号,切除故障回路,从出现短路电流引起的压力波到断路器分闸的时间<100ms。
利用压力特性开发的故障电弧探测系统,虽然具有良好的效果,但由于电弧短路产生的高压气体常常可通过压力释放装置泻出,因此通过模型计算柜体内的压力与实际柜体压力有一定差别。当压力低于探测装置所需要的压力阀值时,该系统就会引起漏判。
1.4 弧光探测方法
弧光探测系统是目前比较理想的中低压母线保护解决方案,它主要通过检测电弧最明显且变化最快的物理量—弧光来实现。图3为ABB公司A RC
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2008年3月高 电 压 技 术第34卷第3期
Guard System 框图,它由电弧监控器F 11和电流检
测单元F 21组成,采用弧光、电流信号双判据。低压
配电装置内设置的闪光探测器A 1检测到电弧故障所产生的特定弧光信号,互感器T 1检测的电弧短路电流信号经过F 21电流检测单元输至F 11电弧监控器,F 11对两路信号进行数据处理、判断,发出脱扣信号,使故障电弧的上游断路器Q 1分闸
。
图3 ABB 电弧保护系统原理框图
Fig.3 Principle of ABB ARC G u ard System
芬兰VAM P 和U TU_Falcon 电弧光保护系统的基本原理与ABB 公司的产品类似。从国内成套引进设备的使用情况来看,弧光探测保护系统具有以下特点:①动作可靠,采用检测弧光和过流双判据原理;②高速动作,总故障切除时间可保证<100ms ;③配置灵活,通过弧光传感器实现对保护分区的覆盖;④故障定位,可显示检测到电弧短路点的位置;⑤可适应各种中、低压母线接线方式提供有选择性的保护应用。
2 故障电弧探测方法研究的发展趋势
故障电弧切除时间取决于电弧检测时间和断路器的动作时间,就目前技术发展水平而言,故障电流
检测时间已降得很短,而相对较长的断路器动作时间已成为制约切除时间的技术瓶颈,导致大多数电弧保护系统不能满足快速切除的要求。
目前各种探测方法检测的状态量都是在故障电弧产生瞬间才可检测到,而在这极短的时间内系统要做出正确的判断,必然对探测器的灵敏度、系统的可靠性和快速性严格要求。同时故障电弧一旦产生,将会引起强烈的压力效应和热效应,而高温高压很容易烧毁任何一种探测装置而使系统失灵。2.1 故障电弧的早期预测预警探测方法
故障电弧发生前会产生预示放电的声音和光信号,早期弧声和弧光是故障电弧发展过程不同阶段所表现出来的物理现象,它们之间必然存在着密切的内在联系,揭示这种内在变化规律,实现故障电弧的早期预测,改变传统的故障电弧被动保护模式,可最大程度地避免或减少故障电弧的发生。
故障电弧及其弧声、弧光的产生机理相当复杂,
目前还没有成熟的理论和可靠的试验数据可以直接利用,一些文献中仅给出了弧声的统计公式和大致范围[18,19],用于开关柜故障电弧防治领域的研究极少。然而,弧声检测在GMA W 焊接、变压器故障诊断等方面已取得较好的研究成果[20225]。同时,光纤技术和传感器技术的快速发展和成熟,如光纤声音传感器可保证在强电磁干扰下可靠地提取弧声信号。早期弧光也是早期故障电弧的一个状态参量,但容易受强光干扰而引起误判,可作为一个早期状态开关量参数。因此,研究故障电弧早期弧声、弧光信号的特征,探讨弧声、弧光与故障电弧之间的内在关系,以弧声和(或)弧光作为故障电弧早期预警特征信号的探测方法将成为研究的一个热点。
故障电弧早期预测预警机制的基本思想是对来
自开关柜内部声音、光探测器的信号进行实时处理,如果发现满足故障电弧即将发生的弧声与(或)弧光特征存在,发出预警信号,请求设备检修维护。故障电弧预警机制改变了传统的被动保护模式,实现了故障电弧的早期预防,有利于将故障电弧消除在事故发生之前。因此,故障电弧弧声、弧光的特性研究是实现故障电弧早期预测预警的前提,是本课题研究的一个重点方向。2.2 故障电弧探测算法智能化由于环境变化如气候、电子噪声等引起传感器采样信号变化常常与故障电弧参数变化特征相似,以及故障电弧的产生伴随有周围多种复杂因素的影响,因此必须在弧声、弧光探测器的信号处理部分融入更多、更先进的弧声探测算法,尝试将混沌理论、小波分析、模糊理论等多学科综合技术应用于故障电弧弧声、弧光的辨识,也将是往后研究故障电弧探测算法的重点内容。3 结 语
本文对目前故障电弧探测方法的研究及应用现
状进行了综合分析,介绍现有各种故障电弧探测方法的特点及存在的问题,并就今后故障电弧探测方法研究的发展趋势做了展望,指出基于早期弧声、弧光的故障电弧的早期探测预测预警防护机制和故障电弧探测算法智能化是未来故障电弧探测方法研究领域的研究热点。
参
考文
献
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22.
蓝会立
蓝会立 1975—,男,硕士,讲师,主要从
事智能检测与控制、信息分析与
处理等方面的研究与教学工作。
E2mail:lhlqxlrr@https://www.doczj.com/doc/7c5611871.html,
张认成 1961—,男,博士,教授,主要从
事智能检测与控制、信息分析与
处理、传感技术等方面的研究与
教学。
收稿日期 2007203218 编辑 卫李静
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2008年3月高 电 压 技 术第34卷第3期
第一章 绪论 短路故障有金属性短路和电弧短路。由于电弧具有电阻的特性，因此电弧短路电流比金属性短路电流小。在低压系统中，电弧电压占电源电压的百分值较大，电弧短路电流可能比金属性短路电流小很多。因此按金属性短路电流整定的继电保护装置在发生电弧短路时可能不动作，而无法切除电弧短路故障。电弧电压的大小与很多因素有关。要确保继电保护装置在电弧短路时可靠动作，需要计算最大电弧电压时的最小短路电流，并按这个短路电流整定继电保护。 引起电弧短路的原因有很多，例如绝缘损坏或老化、污染及空气潮湿引起的空气击穿、小动物引起的电弧短路和误操作等。 德国科学家调查了二百多起发电厂和变电所短路故障，发现有57%的故障由开关柜内设备引起，另外20%发生在母线上，10% 发生在导体接头处。根据大量调查，85%以上的短路故障是电弧短路。 电弧短路危害大。如果在开关柜中发生电弧短路，由于电弧能量大，温度高，可能引起开关柜燃烧和爆炸。十几年前南京某大型企业由于某6kV 开关室短路故障烧毁了多台开关柜，引起全厂停电十几天，造成重大经济损失。 如果在电动机中发生电弧短路将烧毁电动机。电弧短路还可能引起电气火灾.北京市1999年发生的电气火灾为1350余起.电气火灾不仅会引起重大财产损失，也可能引起人身伤亡。短路电弧可能烧伤工作人员。 在低压系统中有单相、两相和三相电弧短路。相电弧短路通常是由单相或两相电弧短路发展而来。而在出现三相电弧短路后，如果三相电弧短路转变为两相电弧短路，则电弧将自行熄灭，而不会再发展成三相电弧短路。在电弧短路计算中，最重要的是电弧电压。知道了电弧电压的大小，就可算出电弧短路电流。电弧电压出现在母线之间。电弧电压瞬时值是随机变化的。这是因为影响电弧的一些因素是随机变化的。因此不能用经典数学精确地描述电弧电压的变化。电弧出现在母线之间。在短路点只有2条相间电弧同时存在，而不是3条。所以这种三相电弧短路是不对称性短路。每条电弧存在的时间大约为1/3周波。由于电弧电压瞬时值比较接近其1/3周波平均值，因此用这个平均值近似模拟电弧电压。试验结果表明，此平均值也是随机变化的。平均值的概率密度接近正态分布。设电弧电压1/3周波平均值大于80arc U 的概率为0.8，因为电弧电压的1/3周波平均值大于80arc U 时，电弧将熄灭，所以用80arc U 作为计算最小电弧短路电流用的电弧电压。 80arc U 主要由系统额定电压和短路处相间距离d 决定。
目录 一、引言 (2) 二、产品概述 (3) 2.1现有电气火灾监控系统的组成 (3) 2.2现有电气火灾监控系统的不足 (3) 2.3故障电弧检测技术开始被重视 (3) 2.4国家标准加快出台 (3) 2.5家和物联在电气火灾监控领域的现状......................................... 错误！未定义书签。 三、故障电弧分析 (5) 3.1故障电弧的起因 (5) 3.2电弧的基本性质 (5) 四、故障电弧的检测原理 (12) 4.1故障电弧的试验设备 (12) 4.2故障电弧数据库的建立 (13) 4.3硬件设计 (13) 4.4软件设计 (14)
一、引言 在我国经济高速发展的过程中，火灾的频繁发生给社会和公共安全造成了极大的危害，据国家权威部门统计，我国每都有30%以上的火灾是由电气火灾引起的，其中2012年1-10月份全国共发生火灾11万起，其中电气引起火灾共33385起，占总数的30.3%。在数量和危害程度上占据其它火灾之首。电气火灾，对人身及财产造成了巨大损失。电弧故障是造成电气火灾的主要原因之一，而传统的断路器只能保护剩余电流、过流和短路的情况，而许多严重的火灾事故往往是由低于额定电流的故障电弧引起的。因此，对故障电弧的起因及监控探测进行研究具有十分重要的意义。 本文主要对故障电弧探测装置的工作原理, 故障电弧检测的硬件和软件的技术实现进行了阐述。
二、产品概述 2.1现有电气火灾监控系统的组成 电气火灾监控系统基本组成包括：电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器；该系统能够对被保护线路中的电流、剩余电流、温度进行监视，并及时发现电气火灾隐患，预防电气火灾发生。 电气火灾监控系统集监视、报警、控制、集中管理与一体，监控探测器一般挂接在总线上的支路上，接受主控制器的命令，并传送全部信息；主控制器处理接收来的数据，监控被探测电气线路单相、三相电流，剩余电流，温度等参数的变化。当参数异常时，剩余电流互感器、温度传感器等终端检测元件对信息进行采集，并送到监控探测器里，超出设定值时即发出报警信号，同时输送到监控设备中，经进一步识别判定，当确认可能会发生火灾时，监控设备发出火灾报警信号，报警指示灯亮，发出报警音响，并在液晶显示屏上显示报警信息。 2.2现有电气火灾监控系统的不足 许多严重的火灾事故是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理的或者老化的供电线路上、电器插头以及家用电器的电源线，内部线束或零部件绝缘上。当故障电弧发生时，线路上的漏电、过流和短路等保护装置，可能无法检测到故障电弧或者无法迅速动作切断电源，极易引发火灾。 2.3故障电弧检测技术开始被重视 故障电弧检测技术，最初被国内研究院所和厂家所认知，多是通过AFCI （故障电弧断路器）和UL 1699标准。然而美国电网与中国电网的实际情况却相差很多，无论从电压，频率，配电系统结构等方面都有所不同，照搬UL 1699标准必然无法适应中国的实际情况。近些年来，国内研究院所和厂家，投入了大量的人力物力，在故障电弧引发火灾的机理，故障电弧模拟仿真，故障电弧检测方法，故障电弧试验平台，故障电弧检测产品实际工程应用等方面，都做了大量的研究和尝试，为故障电弧检测技术在国内的发展和应用奠定了坚实的基础。 2.4国家标准加快出台 2011年12月，在全国消防标准化技术委员会第六分技术委员会会议上，
故障电弧探测装置的基本介绍 故障电弧探测装置是近几年才出现的新产品，电弧是一种气体游离放电形象，也是一种等离子体。电弧中的电流从微观上看是电子及正离子在电场作用下移动的结果，其中电子的移动是构成电流的主要部分。电弧的特点是温度很高，电流很小，持续时间短，一旦出现击穿点则会频繁出现。电弧产生时，会释放大量的热，有可能引燃周围的易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸，因此我们要对故障电弧探测装置有一个基本的了解，这样我们才能更好的预防火灾的发生。 一、电弧的基本类型 线路上的电弧可分为两种，一种是正常的操作弧，这种正常的操作弧被称为“好弧”；另一种是故障电弧，这种故障电弧被称为“坏弧”。“好弧”是指电机旋转产生的电弧。当然，人们开关电器，插拔电器时产生的弧也属于“好弧”。“坏弧”即故障电弧，故障电弧的类型基本上可以分为两类:串型电弧和并型电弧。 二、故障电弧探测装置的基本组成 由于故障电弧探测装置是电气火灾监控系统第四部分，电气火灾监控系统的基本组成包括:电气火灾监控设备，剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器。该系统能够对被保护线路中的电流、剩余电流以及温度进行监视，并及时发现电气火灾隐患，预防电气火灾发生，因此故障电弧探测装置是非常重要的。 现在许多严重的火灾事故仅仅是由线路中低于额定电流
或预期短路电流的故障电弧引起的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理或有必要的，一台设备的价格并不贵，但是关键时候它可以拯救很多人的性命，还能够保护建筑财产安全，因此故障电弧探测装置就显得非常有必要了，它可以及时的将要发生的危险消灭，它能引起人们的警觉和注意，它可以让危害不再发生。 人们可以第一时间赶往现场处理问题，有了故障电弧探测装置，火灾带来的危害就会小很多，损失也会减少很多。我们也深知火灾的危害，没人可以想象火灾带来的危害以及给别人带来的那种绝望，故障电弧探测系统以它智能的形式帮助人们解决许多问题。 关键词:海水湾电气科技消防巡检柜
附件3 通信功能故障指示器技术规范 1范围 本规范规定了杭州市电力局通信功能故障指示器的功能、型式要求，包括终端类型、气候环境条件、功能、外形结构、显示、通信接口、材料及工艺要求、标志标识等。 本标准适用于杭州市电力局通信功能故障指示器的购买、检验、使用和验收。 2气候环境条件 2.1使用环境条件 2.1.1 工作海拔高度：≤1000m 2.1.2 使用环境温度： -20℃～+55℃ 2.1.3 最大日温差： 25℃ 2.1.4 工作环境湿度：≤99%（相对湿度） 2.1.5 抗震能力：地面水平加速度0.3g 地面垂直加速度0.15g 同时作用持续三个正弦波 安全系数 1.67 2.1.6 安装位置：室内或户外开关柜内 2.1.7 可在有一定凝露的条件下正常工作。 2.2使用运行条件 2.2.1 传感器安装于10kV电缆缆身，不使用螺栓/螺丝固定，免工具安装方式。 2.2.2 电网中性点接地方式：电网中性点经经消弧线圈接地或不接地系统。 3设备功能、技术要求 3.1基本功能要求 a)故障检测和报警指示功能：指示器实时监测线路短路和接地故障，当故障发生后，点亮 本地报警指示灯； b)信号远传功能：检测到故障后，通过串行信号接口，将故障信息上传； c)自检功能：当指示灯未闪亮时，按下该键，面板上全部指示灯闪烁； d)手动复位功能：当有指示灯闪亮时，按下该键，指示灯熄灭，报警消除； e)自动复位功能：当报警指示超过预定时间（默认8小时），指示灯熄灭，自动定时复位； f)地址标识：装配在同一个串行网络中的指示器，每台都有唯一的地址标识，通过拨动机 器内部的编码开关，可以改变地址以防地址冲突； g)链路测试：指示器每24小时向上级设备发送一心跳测试桢，如果未收到正确的确认桢， 点亮通讯故障报警指示灯；
电 弧 故 障 技 术 简 介
一． 电弧故障是怎么形成的
电弧是一种绝缘体被电压击穿后，由不导电变为导电，并且发光发热的自然现象。人类 利用电弧的性质制造出了很多产品来为人类服务。然而还有一类电弧，它们的产生是随机的， 不受人类控制的，并且极其容易导致火灾的发生，这类电弧我们称之为电弧故障。 导致电弧故障的原因主要有三种： 1. 线路绝缘老化、绝缘破损； 2. 导线连接处接触不良； 3. 线束内部断裂；
二． 电弧故障的危害
当线路中有电弧故障发生时， 弧区中心温度可高达 4000~5000 ℃， 并且会伴有金属熔化 物的喷出。如此高的温度，极易引燃周围的可燃物导致火灾的发生。更重要的是，这种电弧 故障是目前常见的电路保护装置（如：断路器、漏电保护装置、过载保护装置等）所无法进 行有效保护的。 电弧故障主要分为两种：第一种是串联电弧故障，主要发生在单一带电导体中，由于连 接处接触不良，或者线束断裂，间隙处被电压击穿而导致电弧故障的发生。
串联电弧故障
第二种是并联电弧故障，主要发生在带电导体之间，由于两根导体间的绝缘老化，长时 间便会形成一条碳化通道，当线路绝缘水平严重下降后，碳化通道会被带电导体间的电压击 穿，发生电弧性短路。
并联电弧故障
三． 电弧故障保护产品的应用价值
1. 当线路中由于连接不良发生串联电弧故障时，由于回路中电流矢量和为零，所以 剩余电流式断路器（RCD）无法对该类故障进行保护，从而可能导致火灾的发生。 2. 串联电弧故障发生时，由于线路中阻抗的增加，导致线路工作电流变小，过电流保 护装置无法对这种故障进行有效的保护。 3. 当供电线路存在绝缘老化、破损，相线和中性线发生电弧性短路时，由于线间的阻 抗（碳化通道的阻抗）较大，短路电流可能小于 5~8 In，而且故障电弧时有时无，导致传统 的断路器可能不能迅速脱扣，增加了火灾发生的几率。 电弧故障保护产品，通过检测后端受保护线路中的电压和电流的波形形状，统计电弧故 障的某些特征值，可以准确区分出线路上的电弧故障和正常工作电流（包括正常操作而产生 的电弧）， 从而实现对线路上的电弧故障的有效保护。
四． 电弧故障保护产品的发展应用情况
电弧故障保护产品最早出现在美国，其产品形式主要为断路器形式，故而又称为电弧 故障断路器（AFCI——Arc Fault Circuit Interrupter） 。UL 针对电弧故障保护产品（AFCI） 也提出了相应的检测标准——UL1699。UL1699 最早颁布于 1998 年，至今已经在北美地区 运行十多年，由于故障电弧断路器在预防火灾中的突出作用，目前该类产品在北美地区已经 普遍应用，并且在某些特殊环境中被要求强制使用。 我国的电弧故障保护产品虽然起步较晚，但也逐渐引起了相关部门的重视。当前，针对 电弧故障保护产品的几部标准也即将相继出台。 1. 2009 年，上海电气科学研究院开始起草针对在低压电气领域内使用的电弧故障断路 器的产品标准《电弧故障检测装置 AFDD 的一般要求》。 2. 2010 年，公安部沈阳消防研究所开始建立民用建筑电弧故障数据库，并依据研究结 果，制定国家标准 GB14287.4《电气火灾监控系统 第四部分：故障电弧探测装置》。
伴随着电气产品标准的不断完善化的修订，一个明显的问题越来越突出地上升到一定的高度，即标准更加侧重于站在使用者的角度考虑问题。其中最明显的表现就是已经修订和征求意见完毕的GB3906-200X和已经执行的IEC62271-200（替代IEC60298）中的两项重大修订内容。首先，GB3906-200X取消了以制造定义的铠装式、箱式和间隔式的定义，取而代之的是维护使用者权利的“用电连续性”的概念；将内部电弧型开关设备和控制设备（IAC）引入标准并规定了“对作为IAC级的开关设备和控制设备内部电弧试验为必试项目，并在铭牌上加以标识”。 其次，IEC62271-200将内部电弧试验由原来的“与用户协商”修订为“必试的强制性的型式试验项目”。 现在，我们对内部电弧级（IAC）级的开关设备和控制设备做一简单介绍。 1 内部故障： 1．1内部故障定义：由于金属封闭设备本身的缺陷，或异常的工作条件，或误操作等原因，造成的外壳内部的故障，可能引燃内部电弧。 1．2 内部电弧级开关设备和控制设备（IAC） internal arc classified switchgear and controlgear（IAC）： 经试验验证能满足在内部电弧情况下保护人员规定要求的金属封闭开关设备和控制设备。 简单的讲，IAC级开关设备和控制设备就是我们通常所讲的抗弧型产品。 2 相关标准规定： GB3906-1991将IAC级开关设备和控制设备规定为与用户协商项目，就是说用户需要时制造商按用户要求进行试验和提供产品。 IEC62271-200将IAC级开关设备和控制设备规定为：必试试验项目，并在铭牌上加以标识。GB3906-200X规定为IAC级开关设备和控制设备必须在铭牌上加以标识，但尚未明确开关设备和控制设备必须做内部电弧试验。 3 内部电弧的主要起因： （1）操作和维护故障； （2）大气过电压和操作过电压； （3）固体绝缘材料的电气故障； （4）负荷开关、断路器或熔断器过载； （5）环境引起的电气故障。 4 内部电弧的主要效应： 内部电弧直接对周围绝缘气体加热，一部分能量通过对流传递，并以热能方式加热导电体，从而导致设备隔室内部压力上升，在规定的预定压力限值之后，热气体膨胀，造成设备内部压力释放。热气体以及瞬态压力波会危及周围人员和设备以及建筑。 在内部电弧故障过程中，开关设备和控制设备受到两个严重的应力： 4．? ? ? ? 1 机械应力 由于故障发生的室内气压的升高，引起隔室内固定连接件如螺栓组、铰链和其他固定件受到拉力或剪切力而使柜门和隔板及盖板受到应力变形弯曲或脱离柜体。 4．? ? ? ? 2 热应力 发生电弧故障时，电弧使临近的铜质等部件融化和气化而产生热应力作用到柜体。 5 内部电弧可危及的类型（可触及性的类型） 5．1 非柱上安装的金属封闭开关设备和控制设备： 在设备现场，可能需要区分金属封闭开关设备和控制设备的两种可触及类型： —— A类可触及性：仅限于授权的人员； —— B类可触及性：不受限制的可触及性，包括一般公众的。
基于机械自动化技术的故障指示器检测技术要求 国网上海市电力公司 2017年7月
1、外包装要求 1.1外包装尺寸 目前该项目涉及到的故障指示器外包装分别二遥型和暂态录波型故障指示器，外包装尺寸如下： 备注：如果不将故障指示器外包装放到智能仓储的纸箱库，可以不考虑外包装的尺寸。 1.2 二维码 为了提高物资信息精细化管理水平，实现被检故障指示器的入库业务、检定业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和设备盘点等功能，完善仓储信息管理，从实际需要出发，故障指示器的外包装需要有二维码，二维码编码规则：GB2312 encoding编码，二维码信息示例如下表：
2. 、采集单元和汇集单元参数要求 2.1 IP 地址和端口号 汇集单元的IP 地址和端口号出厂参数要设置为预检系统指定的IP 和端口号。 2.2登陆帧格式 登陆帧格式统一，格式如下：EB 90 EB 90 EB 90 01 00(设备地址)。 2.3可设置频段 在设备不能排除频段干扰的条件下，支持设备跳频设置，设备可设的频段≥7。 2.4规约 读设备版本号、设置采集单元（故障指示器）、汇集单元以及设置设备频率等命令按照标准101 规约远程参数读写过程进行组帧解帧，规范各参数信息体地址如下： （1）汇集单元参数信息体地址
（2）汇集单元和采集单元参数 （3）采集单元频率参数 （4）采集单元版本参数 备注：定值区号默认使用1。 例： 1、读取采集单元1的版本号
主站下发：68 0d 0d 68 d3 01 00 CA 01 06 00 01 00 01 00 01 93 CS 16 终端回复：68 15 15 68 53 01 00 CA 01 06 00 01 00 01 00 80 01 93 04 05 31 2E 30 30 00 CS 16（版本号1.00） 2、设置地址与频率 主站下发预置： 68 L L 68 d3 01 00 CB 12 06 00 01 00 01 00 80 01 91 02 04 01 00 00 00 01 92 2D 02 B3 01 02 91 02 04 02 00 00 00 02 92 2D 02 B3 01 03 91 02 04 03 00 00 00 03 92 2D 02 B3 01 04 91 02 04 04 00 00 00 04 92 2D 02 B3 01 05 91 02 04 05 00 00 00 05 92 2D 02 B3 01 06 91 02 04 06 00 00 00 06 92 2D 02 B3 01 07 91 02 04 07 00 00 00 07 92 2D 02 B3 01 08 91 02 04 08 00 00 00 08 92 2D 02 B3 01 09 91 02 04 09 00 00 00 09 92 2D 02 B3 01 CS 16 终端回复预置： 68 L L 68 53 01 00 CB 12 07 00 01 00 01 00 80 01 91 02 04 01 00 00 00 01 92 2D 02 B3 01 02 91 02 04 02 00 00 00 02 92 2D 02 B3 01 03 91 02 04 03 00 00 00 03 92 2D 02 B3 01 04 91 02 04 04 00 00 00 04 92 2D 02 B3 01 05 91 02 04 05 00 00 00 05 92 2D 02 B3 01 06 91 02 04 06 00 00 00 06 92 2D 02 B3 01 07 91 02 04 07 00 00 00 07 92 2D 02 B3 01 08 91 02 04 08 00 00 00 08 92 2D 02 B3 01 09 91 02 04 09 00 00 00 09 92 2D 02 B3 01 CS 16 主站下发固化： 68 L L 68 f3 01 00 CB 00 06 00 01 00 01 00 00 CS 16 终端回复固化： 68 L L 68 73 01 00 CB 00 07 00 01 00 01 00 00 CS 16 2.5遥控复归 设备能通过标准的101规约遥控命令对故障进行复归。 2.6遥测数据及系数 故障指示器供货时要告知汇集单元上送遥测数据类型和遥测系数，检测前要根据此项参数在检测软件上进行设置，如不设置可能会造成检测不合格。
故障电弧探测装置和灭弧式短路保护器的区别 近来市场上出现某些厂家利用灭弧式断路保护器中的“灭弧式”三个字宣传其能够灭弧，比故障电弧探测装置更先进。这完全是误导宣传，混淆客户视听，是不负责任的行为。鉴于此，我向大家解释下故障电弧探测装置和灭弧式短路保护器的区别，以正视听。 故障电弧探测装置是电气火灾监控系统最新的产品，国家标准GB14287.4-2014，已于2015年6月1日正式实施。该产品是通过检测线路中因线路老化、绝缘皮破损引起的并联故障电弧和因线路接触不良等情况引起的串联故障电弧，提前预警，及时通知用户检修这些电气隐患，来达到对电气火灾的预防性防护。 故障电弧，俗称就是电火花，中心温度极高，发生时有金属喷溅物，极易引起火灾。并联电弧发生时，火线和零线并未直接接触，只是因为绝缘皮老化失去绝缘特性或绝缘皮破损，但火线和零线的距离又离的非常近，电流击穿火线和零线之间的空气，在火线和零线之间放电打火。串联电弧发生主要是因为接触不良或者导线断裂，这是发生在一根相线中的情况，在一根相线的断裂处或接触不良处空气被击穿而发生放电打火。以上故障电弧发生时，线路中的电流变化很小，断路器和灭弧式短路保护器都无法检测到，目前只能通过故障电弧探测器才能探测到。故障电弧探测装置最先进和
最核心的技术在于，能够有效的区分好弧（电器正常工作时产生的电弧）和故障电弧，做到不误动作，不拒动作。经过专家分析，这种非接触性的故障电弧（电火花），是导致如今电气火灾高发的主要原因。 灭弧式短路保护器，灭弧式是定语，短路保护器是主语，其实质上就是针对金属性短路的一个保护。说到这里有人会问，那它和断路器有区别吗？有区别。断路器主要保护金属性短路、过载和漏电，而灭弧式短路保护器只针对金属性短路这一种故障进行保护（尽管其宣称也能保护过载，其实它对过载本身并不保护，只是过载到一定程度，线路发热融化导致火线和零线粘连在一起造成金属性短路，所以还是对金属性短路进行保护）。但灭弧式短路保护器在金属性短路这一单个保护功能上却有与断路器不同的地方。断路器在金属性短路时会立即跳闸，切断电源，但同时也会伴随短路电火花产生，经专家分析，因为金属性短路发生火灾的概率还是比较低的，因为在一般环境中，短路产生时，今天市场上合格的断路器都能迅速跳闸，但如果周围环境配合极好，如果短路点周围就是易燃物或者易燃易爆气体的存在时，还是可能引起火灾的。灭弧式短路保护器的不同点在于，当金属性短路发生时，其切断电源的速度远远快于断路器，甚至在大的短路电火花产生之前就切断电源了，这也是灭弧式三个字的来源。所以，所谓灭弧，只是“灭”金属性短路时发生的电火花，从功能上看是和空气开关/断路器重复的，只是动
在内部故障引起电弧情况下的试验导则 GB/Z 18859——2002 IEC/TR 361641：1996 1 总则 封闭式低压成套开关设备和控制设备（以下简称“成套设备”）内产生电弧伴随着各种物理现象，例如：在外壳内正常气压下空气中产生的电弧，其能量将引起内部压力升高和局部过热，将造成成套设备的机械应力和热应力，此外，涉及到的材料还可能产生蜕变产物，以气体或蒸汽的形式释放到壳体的外部。 本指导性文件考虑内部过压力作用在盖板、门等上面，也考虑了电弧和弧根作用到外壳上的热效应和喷射出的热气体和流动粒子的热效应，要求不应损坏内部隔板。它不包括构成危险的所有热效应，如：毒气。试验程序只模仿门和盖板都关闭并处于正确的使用状态。 1.1 范围与目的 本指导性文件适用于按GB7251.1——1997制造的封闭式低压成套开关设备和控制设备，该试验根据制造厂和用户之间的协议而定。该试验不作为型式试验。 1.2引用标准 GB7251.1——1997 2 定义 2.1 电弧情况下允许预期电流 由制造长给出一个数值，该数值作为进线单元端子上的预期短路电流最大允许数值，它与相应的允许电弧持续时间（见2.2）一起来满足该试验规定的要求。
2.2 允许电弧持续时间 由制造长给出一个最大允许电弧持续时间值，它与电弧情况下允许预期电流数值（见2.1）一起来满足该试验规定的要求。成套设备的不同部件可有不同的数值。 2.3电弧情况下允许限制短路电流 由制造长给出一个电流数值，该数值作为一个限流开关器件保护成套设备的最大允许预期电流，以满足该试验规定的要求。 为保护成套设备，制造厂必须给出限流开关器件（如限流断路器或熔断器）的特性（如电流额定数值、分断能力，截断电流，I2t等）。 3 试验安排 4 试验程序 4.1 电源电路 4.2 电弧引燃 电弧应在不接地的相间引燃，用一个裸铜引燃线以最短距离与临近导体连接，而且连到三相上。对于不同的试验电流，应使用规定尺寸的铜引燃线。 试验电流与铜引燃线尺寸 试验电流/KA 导线截面/mm2 ≦25 0.75 ＞25；≦40 1.0
故障电弧检测技术在电气火灾监控系统中的应用 王巍*黄武杰 （北京习羽杰创科技发展有限公司，北京 100070） 摘要：文章从电气火灾监控系统的基本功能入手，指出了目前该系统存在的不足之处。介绍了故障电弧检测技术的作用，以及该技术在电气火灾监控系统中的应用。 关键词：电气火灾监控系统；故障电弧检测技术 The Application of Arc-fault Detection for Electric Fire Prevention Wang Wei Huang Wu Jie (Beijing Xiyu Jiechuang Technology Development Co.,Ltd.,Beijing,100070) Abstract: The paper introuduces the basic function of alarm and control system for electric fire prevention,and point out the disadvantages of the system.The function of arc_fault detection technology and how to applicate the technology in electric fire prevention is also introduced. Key Words: Alarm and control system for electric fire ；Arc-fault detection technology 1.引言 2007~2009年我国发生429738起火灾，造成直接财产损失457110.7万元，死亡4374人，受伤2363人。对2007~2009年我国发生的429738起火灾的统计数据进行分析，将火灾的起火原因分为电气、生产作业、生活用火不慎、吸烟、玩火、自燃、雷击、静电、不明确原因、放火和其他等11种，从统计数据显示：电气引发火灾125947起占火灾总数的29.3%,是引发火灾的最主要的原因，多年来一直占据首位，居高不下，造成的直接损失达156785.5万元，占火灾总损失的23.86%。电气原因引发火灾一直是我们的关注点，也是火灾防治的重点。 电气火灾是由电气安全隐患、故障和违章安装、使用不当等引发的，而造成的故障包括过欠电压、过电流、短路、接点过热、击穿放电、漏电等等。多年电气火灾研究和火灾调查的实践证明，电气故障引发火灾主要有三种表现形式，即电接触引发火灾、电弧放电引发火灾和电热引发火灾；每次电气火灾是电接触、电弧放电和电发热单独或综合因素的结果。 为了加强电气火灾事故预防工作，有关部门相继制订或修改了有关标准规范，要求设置电气火灾监控系统。如在修订后的《高层民用建筑设计防火规范》9.5.1规定高层建筑内火灾危险 * 作者简介：王巍，男，硕士，主要从事故障电弧检测技术的研究及应用。
Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q/GDW 436—2010 配电线路故障指示器技术规范 Technical Specification of fault indicator in distribution network 2010-03-18发布 2010-03-18实施 国家电网公司 发 布 ICS29.240 备案号：CEC 364-2010
目次 前言 (1) 1 范围 (2) 2 规范性引用文件 (2) 3 术语和定义 (3) 4 分类 (4) 5 使用条件 (5) 6 技术要求 (6) 7 试验方法 (12) 8 试验分类 (18) 9 标志、包装 (20) 配电线路故障指示器技术规范 (21) 前言 本标准根据《关于下达2009年国家电网公司标准制（修）订计划的通知》（国家电网科〔2009〕217号）文件要求，由中国电力科学院开展标准制定工作。 在配电网系统中，线路分支多、运行情况复杂，发生短路、接地故障时，故障区段（位置）难以确定，给检修工作带来不小的困难，尤其是偏远地区，查找起来更是费时费力。而线路故障指示器可以做到在线路发生故障时及时确定故障区段、并发出故障报警指示（或信息），大大缩短了故障区段查找时间，为快速排除故障、恢复正常供电，提供了有力保障。 为规范市场、控制产品质量、统一产品标准要求，为电力企业提供采购和验收配电线路故障指示器的技术依据，特制定本标准。 本标准根据配电线路的运行情况，给出了故障指示器的分类、技术要求、试验方法，试验结果的判定准则等要求。 本标准由国家电网公司农电工作部提出并负责解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。 本标准主要起草人：邓宏芬、张重乐、盛万兴、陈俊章、解芳、白雪峰、侯雨田、李柏奎、刘赟甲、袁钦成、淡文刚。
研究意义: 电弧故障（ＡrｃFault)有并联电弧故障和串联电弧故障之分。并联电弧故障表现为电路短路，故障电流大,现有电气保护体系能对其保护;而串联电弧故障因受线路负载限制，其故障电流小，常为5~30A，甚至更低（荧光灯电弧故障电流有效值约为0.1Ａ），以至于现有保护体系无法实现对串联电弧故障保护,是现有电气保护体系的漏洞之一,存在潜在电气安全隐患。串联电弧可分为“好弧”和“坏弧”，如电弧焊机、有刷电机工作时产生的电弧及插拔插座时产生的电弧常称为“好弧”;其他非按人类意愿或控制产生的电弧称为“坏弧”。对电弧故障进行检测时，不应将“好弧”误判为电弧故障，进而切断电源造成不必要损失。 实时准确检测串联电弧故障，并切断故障电路是避免电弧持续燃烧以至于酿成火灾等事故的有效途径。依据电弧发生时所产生的声、光、电、磁等特性，采用实验方法研究电弧特性。以电弧电、磁特征作为检测方法输入，实验研究了电弧故障,分析说明串联电弧与并联电弧,交流电弧与直流电弧之不同;在频域展开电弧特性研究，指出故障电弧特征量多集中在2-200ｋHｚ频段。随着电力电子技术发展，非线性负载增多,传统基于电弧“零休”等特性的检测方法已不能满足要求。采用AR参数模型对低压电弧故障进行检测,并给出回路识别参考矢量；采用小波熵分析电弧故障，指出若小波熵值大于0.002则可判定发生电弧故障；基于小波变换模极大值建立电弧故障神经网络模型，以实现电弧故障检测与分类。 注：输入参数的提取可以从一下三个方面:(1）负载正常工作时的电流特性；(２）开关插拔产生的正常电弧电流特性现实中我们在拔、插插头的瞬间也会产生电弧，它们持续的时间短,在瞬间就熄灭了，不连续也不影响线路中设备的正常工作，几乎不会因此产生火灾而威胁环境的安全；（3)故障电弧（接触不良）的电流特性。主要是由于线路绝缘层老化、绝缘损坏或者短路等原因而产生的电弧。这种电弧持续时间长，电弧燃烧时放出大量的热量，对周围环境存在极大的火灾安全隐患，是需要预防制止的电弧，也称为故障电弧。 一、采用高频特性的低压电弧故障识别方法(2０1６.６) 摘要：针对不同类型负载的电弧故障,提出一种基于小波熵的电弧故障普适性检测方法。运用小波变换提取电弧故障发生时在电流过零点附近产生的高频信号，采用该高频信号的小波熵表征电弧故障的突变信息，并利用最小二乘支持向量机对小波熵进行分类,实现对电弧故障的有效识别。 引言:电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一，传统的电弧故障检测方法多基于电弧产生的弧光、弧声、温度等物理参数,但是线路中电弧故障位置的不确定性限制了这些方法的应用。电弧电流测量的便利性使其成为电弧故障检测的理想参数。 传统电弧故障的识别方法主要基于电弧电流的谐波占有率分析法,小波提取电弧电流故障特征的时频分析法以及基于自回归模型参数的识别方法等。其局限性在于：因为电弧故障位置不确定，电弧电压无法测得；负载类型繁多且连接方式不同，难于可靠区分电弧故障与正常负载电弧。 本文运用小波分析提取电弧故障发生时电流过零点附近1．25ＭHz～2．５MHz 的高频信号，以此高频信号的小波能量熵作为识别参数，借助支持向量机对电弧故障信号进行识别，以期获得具有适应于大多数负载及负载混联时电弧故障识别的普适性检测算法。
配电电缆线路故障定位及在线监测系统 技术规范书 批准： 审核： 拟制：
总则 1．本“规范书”明确了某城区供电公司10kV配电电缆线路故障定位及在线监测系统的技术规范。 2．本“技术规范书”与商务合同具有同等的法律效力。 1.1 系统概述 配电线路传输距离远，支线多、大部分是架空线和电缆线，环境和气候条件恶劣，外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给供电公司造成较大损失；再者一条线路距离较长，分支又多，呈网状结构，查找故障，非常困难，浪费了大量的人力，物力。 电缆线路故障定位及在线监测（控）系统主要用于10kV电缆系统，可检测短路和接地故障并指示出来，可以实时监测电缆线路的正常运行情况和故障发生过程。该系统可以帮助电力运行人员实时了解电缆线路上各监测点的电流、电缆头温度、电缆头对地电压（局部放电）的变化情况，在线路出现短路、接地、过温等故障以后给出声光和短信报警，告知调度人员进行远程操作以隔离故障和转移供电，通知电力运行人员迅速赶赴现场进行处理。主站SCADA系统除了显示线路故障电流途径和位置，还能显示线路负荷电流、零序电流、首半波尖峰突变电流、线路对地电压（局部放电）的变化情况并绘制历史曲线图，用户根据需要还可以增加开关位置遥信采集、开关遥控、远程无线抄表和无功补偿柜电容投切等功能。 故障定位及在线监测（控）系统还可以提供瞬时性短路故障、瞬时性和间歇性接地故障的在线监测和预警功能，以及故障后事故分析和总结功能。 1.2 总体要求 1.2.1当电缆线路正常运行时：系统能够及时掌握线路运行情况，并将线 路负荷电流、零序电流、电缆头温度、线路对地电压（局部放电）等线 路运行信息和开口CT取电电压、后备电池电压等设备维护信息处理后发
研究意义： 电弧故障（Arc Fault）有并联电弧故障和串联电弧故障之分。并联电弧故障表现为电路短路，故障电流大，现有电气保护体系能对其保护；而串联电弧故障因受线路负载限制，其故障电流小，常为5~30A，甚至更低（荧光灯电弧故障电流有效值约为0.1A），以至于现有保护体系无法实现对串联电弧故障保护，是现有电气保护体系的漏洞之一，存在潜在电气安全隐患。串联电弧可分为“好弧”和“坏弧”，如电弧焊机、有刷电机工作时产生的电弧及插拔插座时产生的电弧常称为“好弧”；其他非按人类意愿或控制产生的电弧称为“坏弧”。对电弧故障进行检测时，不应将“好弧”误判为电弧故障，进而切断电源造成不必要损失。 实时准确检测串联电弧故障，并切断故障电路是避免电弧持续燃烧以至于酿成火灾等事故的有效途径。依据电弧发生时所产生的声、光、电、磁等特性，采用实验方法研究电弧特性。以电弧电、磁特征作为检测方法输入，实验研究了电弧故障，分析说明串联电弧与并联电弧，交流电弧与直流电弧之不同；在频域展开电弧特性研究，指出故障电弧特征量多集中在2-200kHz频段。随着电力电子技术发展，非线性负载增多，传统基于电弧“零休”等特性的检测方法已不能满足要求。采用AR参数模型对低压电弧故障进行检测，并给出回路识别参考矢量；采用小波熵分析电弧故障，指出若小波熵值大于0.002则可判定发生电弧故障；基于小波变换模极大值建立电弧故障神经网络模型，以实现电弧故障检测与分类。 注：输入参数的提取可以从一下三个方面：（1）负载正常工作时的电流特性；（2）开关插拔产生的正常电弧电流特性现实中我们在拔、插插头的瞬间也会产生电弧，它们持续的时间短，在瞬间就熄灭了，不连续也不影响线路中设备的正常工作，几乎不会因此产生火灾而威胁环境的安全；（3）故障电弧（接触不良）的电流特性。主要是由于线路绝缘层老化、绝缘损坏或者短路等原因而产生的电弧。这种电弧持续时间长，电弧燃烧时放出大量的热量，对周围环境存在极大的火灾安全隐患，是需要预防制止的电弧，也称为故障电弧。 一、采用高频特性的低压电弧故障识别方法(2016.6) 摘要：针对不同类型负载的电弧故障，提出一种基于小波熵的电弧故障普适性检测方法。运用小波变换提取电弧故障发生时在电流过零点附近产生的高频信号，采用该高频信号的小波熵表征电弧故障的突变信息，并利用最小二乘支持向量机对小波熵进行分类，实现对电弧故障的有效识别。 引言：电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一，传统的电弧故障检测方法多基于电弧产生的弧光、弧声、温度等物理参数，但是线路中电弧故障位置的不确定性限制了这些方法的应用。电弧电流测量的便利性使其成为电弧故障检测的理想参数。 传统电弧故障的识别方法主要基于电弧电流的谐波占有率分析法，小波提取电弧电流故障特征的时频分析法以及基于自回归模型参数的识别方法等。其局限性在于：因为电弧故障位置不确定，电弧电压无法测得；负载类型繁多且连接方式不同，难于可靠区分电弧故障与正常负载电弧。 本文运用小波分析提取电弧故障发生时电流过零点附近 1.25 MHz～2.5 MHz 的高频信号，以此高频信号的小波能量熵作为识别参数，借助支持向量机对电弧故障信号进行识别，以期获得具有适应于大多数负载及负载混联时电弧故障识别的普适性检测算法。
IEC62271-2003标准与内部故障电弧试验 0 引言 金属封闭开关设备和控制设备在中压领域量大面广，据统计我国高压开关行业，12kV金属封闭开关设备2006年产量为320265面，较上年的271120面增加491545面，增长24.5%，且生产企业多达195家：40.5kV 金属封闭开关设备产量为29026面，较上年的24787面，增加4239面，增加14.6%，且生产企业为94家。今后还将年增加。 中压金属封闭开关设备在输变电系统中起保护、控制和分配电能的作用。共正常、可靠的运行时电网安全、设备安全和人身安全及供电可靠性起着十分重要的作用。 目前，国内形成了真空和SF6为主导的开关设备，基本上实现了中压开关设备无油化。中压开关设备正向小型、轻量、环保、智能、安全、高可靠方向发展。 随着中压开关设备技术的不断进步。其标准及修订引起人们的关注。 1 标准的变迁 标准反映了当时的技术水平，标准的修订代表了技术的进步。因此标准与时俱进，也在不断修订之中。 2003年11月IEC发布了IEC62271-200-2003《额定电压1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》标准，第一版英文版，即IEC60298的第4版。该标准的第一版即《IEC出版特298》诞生于1969年，1981年为第二版，1990年为第三版，这次的修订版为第四版。当进的这些标准反映了20世纪70年代和80年代的技术水平。当时主要使用空气绝缘的开关设备，配用少油断路器。1980年以后，越来越多的真空断路器和SF6断路器及气体绝缘金属封闭天关设备投放市场，并将其性能渐纳入标准中，与此同时，用户对开关设备的人身安全性能，特别是故障电弧防护的要越来越强烈，淤是将这方面的技术法规(Pella 技术法规2号)于1978年底作为附录AA纳入IEC60298标准中。但直到2003年标准前，故障电弧试验仅作为制造商和用户之间协商的选项。而且在2003年标准中会义了内部电弧级开关设备和控制设备(IAC)。 对于内部电弧级开关设备和控制设备(IAC)，规定内部电弧试验为必试的型式试验项目，试验电流为额定短时耐受电流，试验持续时间为1s,0.5s和1s。通过内部电弧试验的开关设备和控制设备即为内部电弧级开关的控制设备，并规定将内部故障电弧试验的特征参数标准在中。这项新标准对中压开关设备及控制设备的内部故障电弧试验有了明确的统一规定，有助于用户对不同设备的内部故障电弧作出评价。 2标准的重大修改 国际电工委员会对中压开关柜标准(IEC60298：1990-12)作了重大修改，修改后标准编号为 IEC2271-200。 新标准站在用户的立场，从维护角度，按运行连续性的丧失程度，将开关柜分为LSC1和LSC2两大类。其中LSC2又分为LSC2A和LSC2B。在这些分类中，以LSC2B提供了运行加续性最高，LSC1级最低而旧标准(IEC60298：1990-12)站在设计的立场，从结构角度，将开关柜分为铠装式、间隔式、箱式。
目录 未定义书签。!引言 ............................................. 一、错误未定义书 签。! ........................................... 错误二、产品概述未定义书签。错............................................................. 误!现有电气火灾监控系统的组成.未定义书签。错误!现有电气火灾监控系统的不足.............................................................. 未定义书签。错误!.............................. 故障电弧检测技术开始被重视 未定义书签。错误!国家标准加快出台 ........................................ 未定义书签。错误........................ !家和物联在电气火灾监控领域的现状 未定义书签。错误!三、故障电弧分析 ....................................... 未定义书签。错误!故障电弧的起因 .......................................... 未定义书签。! .......................................... 错误电弧的基本性质未定义书 签。!................................. 错误四、故障电弧的检测原理 未定义书签。错误!故障电弧的试验设备 ...................................... 未定义书签。! ................................... 错误故障电弧数据库的建立 未定义书签。错误!硬件设计 ............................................... 未定义书签。!............................................... 软件设计错误 一、引言 在我国经济高速发展的过程中，火灾的频繁发生给社会和公共安全造成了极大的危害，据国家权威部门统计，我国每都有30%以上的火灾是由电气火灾引起的，其中2012年1-10月份全国共发生火灾11万起，其中电气引起火灾共33385起，占总数的%。在数量和危害程度上占据其它火灾之首。电气火灾，对人身及财产造成了巨大损失。电弧故障是造成电气火灾的主要原因之一，而传统的断路器只能保护剩余电流、过流和短路的情况，而许多严重的火灾事故往往是由低于额定电流的故障电弧引起的。因此，对故障电弧的起因及监控探测进行研究具有十分重要的意义。 本文主要对故障电弧探测装置的工作原理, 故障电弧检测的硬件和软件的技术实现进行了阐述。