本文選題：電氣火災(zāi) + 電弧��； 參考：《山東建筑大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：低壓供電系統(tǒng)普遍采用低壓斷路器、熔斷器等保護(hù)裝置,通過(guò)檢測(cè)電流和剩余電流有效值,能夠有效防范短路、過(guò)負(fù)荷和對(duì)地漏電等故障。但對(duì)于接觸不良、絕緣失效等原因引起的電弧故障則無(wú)法有效檢測(cè)和可靠切除。目前,國(guó)外市場(chǎng)的故障電弧檢測(cè)產(chǎn)品不適用于我國(guó)的供電系統(tǒng),而且其檢測(cè)準(zhǔn)確性和可靠性也有待于進(jìn)一步提高。本文對(duì)低壓供電系統(tǒng)串聯(lián)電弧故障的檢測(cè)方法開(kāi)展研究,基于仿真模型和模擬實(shí)驗(yàn)采集了多種負(fù)荷不同條件下的電流波形,優(yōu)選了用于表征故障特征的頻帶和相應(yīng)的小波基函數(shù),以小波高頻分量為基礎(chǔ)建立了故障判據(jù),并對(duì)故障檢測(cè)裝置進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。主要研究工作和成果如下:1.基于Cassie電弧模型仿真了交流供電系統(tǒng)的串聯(lián)電弧故障,研究了電弧電壓參數(shù)對(duì)電弧電流、電壓波形的影響。對(duì)故障電流波形進(jìn)行快速傅里葉變換,計(jì)算故障及正常工況下各頻帶能量及能量比,得到表征電弧故障的特征頻帶。2.根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)搭建故障電弧模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采集不同負(fù)荷在正常及多種故障條件下的電流波形,并對(duì)各負(fù)荷的電流波形特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。研究了阻性負(fù)載下,負(fù)荷電流、電弧燃燒劇烈程度對(duì)串聯(lián)電弧故障電流波形的影響。采用多種小波基函數(shù)對(duì)故障電流波形進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)比高頻分量能量比,優(yōu)化選取小波基函數(shù)和分解層數(shù),作為電流小波高頻分量的提取方法。3.對(duì)阻性負(fù)載電流的小波高頻分量的統(tǒng)計(jì)分析,表明高頻分量波動(dòng)率能夠準(zhǔn)確表征串聯(lián)電弧故障。在此基礎(chǔ)上提出的小波高頻分量周期方差值指標(biāo),能夠較好的區(qū)分非線性負(fù)荷的正常電流與故障電流。對(duì)多種相似負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果證明了該方法的有效性。4.在檢測(cè)方法研究的基礎(chǔ)上,對(duì)低壓電弧故障檢測(cè)裝置進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。硬件電路由STM32微控制器、電源及外圍電路、電流互感器、電流調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集芯片、報(bào)警和脫扣等部分組成。軟件設(shè)計(jì)包括檢測(cè)裝置主程序和中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)。
[Abstract]:Low-voltage power supply system generally uses low-voltage circuit breakers, fuses and other protective devices. By detecting the effective value of current and residual current, it can effectively prevent short circuit, overload and ground leakage. However, the arc fault caused by poor contact and insulation failure can not be detected and removed reliably. At present, fault arc detection products in foreign markets are not suitable for power supply systems in China, and their accuracy and reliability need to be further improved. In this paper, the detection method of series arc fault in low voltage power supply system is studied. Based on the simulation model and simulation experiment, the current waveforms under various load and different conditions are collected. The frequency band and the corresponding wavelet basis function are selected to represent the fault characteristics. Based on the high frequency component of wavelet, the fault criterion is established, and the fault detection device is designed preliminarily. The main research work and results are as follows: 1. Based on Cassie arc model, the series arc fault of AC power supply system is simulated, and the influence of arc voltage parameters on arc current and voltage waveform is studied. The frequency band energy and energy ratio of each frequency band are calculated by fast Fourier transform for the fault current waveform, and the characteristic frequency band. 2. 2 is obtained to characterize the arc fault. According to the relevant national standards, the fault arc simulation experiment platform is built, the current waveforms of different loads under normal and various fault conditions are collected, and the characteristics of the current waveforms of each load are compared. The effects of load current and arc combustion intensity on the fault current waveform of series arc are studied. Various wavelet basis functions are used to analyze the fault current waveform. By comparing the high frequency component energy ratio, the wavelet basis function and decomposition layer number are optimized as the method of extracting the high frequency component of current wavelet. The statistical analysis of wavelet high frequency component of resistive load current shows that the fluctuation rate of high frequency component can accurately characterize the fault of series arc. On the basis of this, the periodic square difference index of wavelet high frequency component can distinguish the normal current and the fault current of the nonlinear load. The effectiveness of the method is proved by the calculation results of several similar loads. Based on the research of detection method, the low-voltage arc fault detection device is designed. The hardware circuit is composed of STM32 microcontroller, power supply and peripheral circuit, current transformer, current conditioning circuit, data acquisition chip, alarm and tripping. The software design includes detecting device main program and interrupt service program design.
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM501.2

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本文編號(hào)：2096370