【摘要】：近幾年來電氣故障嚴重影響了供電的可靠性及人民的生命財產(chǎn)安全,其中故障電弧是引發(fā)電氣故障的重要因素,其容易發(fā)生在住宅,商場,礦井,飛機,汽車等配電系統(tǒng)的任意位置。線纜及配電設(shè)備的破損、老化、連接松動等都易導(dǎo)致電火花和電弧的產(chǎn)生。由于串聯(lián)電弧電流有效值往往小于正常電流使得現(xiàn)有保護裝置不動作,電弧持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生局部高溫易損壞配電設(shè)備,引發(fā)火災(zāi)事故。突變理論是研究連續(xù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的突變現(xiàn)象。線路由正常運行到電弧產(chǎn)生也是一種突變現(xiàn)象。因此,突變理論是研究故障電弧所適用的理論�；诖�,本文提出了基于突變理論的故障電弧檢測方法。本文主要研究低壓配電線路及配電設(shè)備內(nèi)的串聯(lián)故障電弧,并設(shè)計了電弧斷路器,意在用于配電柜,配電盤等的內(nèi)部,保護柜內(nèi)開關(guān)設(shè)備及線路。首先,為了深入研究低壓故障電弧的特性,本文搭建了故障電弧實驗平臺,開展了多種典型負載的電弧故障模擬實驗,采集了大量數(shù)據(jù)。根據(jù)電弧電流的突變特點,通過積分、均方根運算,小波分析和傅里葉分析對電流時域、時頻域和頻域突變特征進行提取。定義了積分值變化系數(shù),相鄰周期均方根,高頻變化系數(shù)和高次諧波分量變化量四個特征量表征電流突變。其次建立故障電弧評價模型,采用突變理論評價指標的研究方法對提取的多個特征量的突變隸屬度綜合評價,評價值作為故障電弧的評價指標。結(jié)果表明電弧故障前后兩個周期的電流特征量及故障電弧評價指標相比正常運行時明顯增大。通過設(shè)定閾值和多次檢測能有效判別不同類型負載電弧故障及區(qū)分負載啟動和改變時的電流,有很好的泛化性和魯棒性。最后,基于dsPIC30f2010數(shù)字信號處理器進行了故障電弧斷路器的軟硬件設(shè)計,完成了電流的檢測、故障顯示、按鍵測試、斷路器脫扣驅(qū)動等功能。
[Abstract]:In recent years, electrical failures have seriously affected the reliability of power supply and the safety of people's lives and property, among which the fault arc is an important factor causing electrical failures, and it is easy to occur in residential, shopping malls, mines, planes, etc. The arbitrary position of a distribution system, such as a car. The breakage, aging and loosening of cables and distribution equipment will easily lead to the generation of electric sparks and electric arcs. Because the effective value of series arc current is often less than normal current, the existing protective device is not active, the continuous development of arc will produce local high temperature and easily damage distribution equipment, and cause fire accident. Catastrophe theory is a kind of catastrophe phenomenon in the process of continuous development. The circuit from normal operation to arc production is also a sudden phenomenon. Therefore, the catastrophe theory is applicable to the study of fault arc. Based on this, a fault arc detection method based on catastrophe theory is proposed. This paper mainly studies the series fault arc in the low voltage distribution line and the distribution equipment, and designs the arc circuit breaker, which is intended to be used in the interior of the distribution cabinet, the distribution panel and so on, and to protect the switchgear and circuit inside the cabinet. Firstly, in order to study the characteristics of low-voltage fault arc, a fault arc experiment platform is built, and a lot of data are collected. According to the abrupt characteristics of arc current, the abrupt characteristics of current in time domain, time frequency domain and frequency domain are extracted by integration, root mean square operation, wavelet analysis and Fourier analysis. Four characteristic variables, including integral value variation coefficient, adjacent periodic root mean square, high-frequency variation coefficient and high-order harmonic component variation, are defined to characterize the current mutation. Secondly, the evaluation model of fault arc is established, and the evaluation value is used as the evaluation index of fault arc by using the research method of catastrophe theory evaluation index to evaluate the mutation membership degree of several characteristic variables extracted. The results show that the current characteristic and the evaluation index of the fault arc in the two periods before and after the arc fault are obviously increased compared with the normal operation. By setting threshold and detecting several times, it can effectively distinguish different types of arc faults and distinguish the current when the load starts and changes. It has good generalization and robustness. Finally, the hardware and software design of fault arc circuit breaker based on dsPIC30f2010 digital signal processor is carried out, and the functions of current detection, fault display, key test and tripping drive of circuit breaker are completed.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM507

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本文編號：2284798