【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及故障電弧，尤其涉及一種故障電弧采集裝置及起弧識別模型的構建方法。
技術介紹
1、隨著社會和工業的快速發展，能源逐漸成為人類最寶貴的資源。隨著化石能源的枯竭和隨之引發的環境污染等問題也在困擾著人類，基于此人們對各種可再生能源越來越重視，諸如潮汐能、風能、太陽能等。其中，太陽能是一種清潔能源，而且在有限的時間內幾乎無窮無盡，因此具有非凡的潛力。光伏發電因其環保、高效和可再生性，成為了當下生活和生產用電的重要補充來源。在大規模、長距離輸電線難以搭建的地區，光伏發電以其獨特的優越性成為解決這些地區供電問題的重要手段。我們可以預期，分散式電源在未來將會廣泛地應用于電力市場，部分取代現有的能源。光伏發電相比一些常規發電方式，更加安全可靠，而且無污染、容易獲得、安裝方便、建設時間短、規模大小可控。隨著我國城市化發展帶來能源壓力增加的問題和能源使用引發污染等問題，光伏發電將會承擔更大的作用。甚至當光伏發電的效率被提升至足夠高的時候，該技術取代傳統的煤炭發電也是指日可待的。
2、然而伴隨著光伏產業的快速發展，光伏系統中發生火災的頻率也不斷增高，嚴重危害了光伏系統的正常運行。一些研究結果表明，光伏系統發生火災的直接原因是直流故障電弧導致的。直流電弧不具有過零點、周期性等特性，呈現高溫高熱、持續時間比較短的特點，同時光伏系統結構復雜，導致光伏系統的直流故障電弧檢測具有很大的難度，因此對光伏系統中的直流故障電弧檢測研究具有重要的應用價值。
3、美國首先提出了ul1699b標準，主要用于電弧故障斷路器(arc?fau
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種故障電弧采集裝置及起弧識別模型的構建方法，以解決光伏系統直流側電路的故障電弧實驗采集效率低、無效數據多的問題。
2、第一方面，本專利技術提供了一種故障電弧采集裝置，包括：光伏模擬模塊、故障電弧產生模塊、電流采樣模塊、處理器和驅動模塊；光伏模擬模塊包括光伏板，故障電弧產生模塊包括銅棒和碳棒，銅棒和碳棒分別連接在光伏板的兩端；
3、處理器，用于通過控制驅動模塊，移動銅棒和/或碳棒，以調整銅棒和碳棒之間的距離逐漸增大或者逐漸減小；
4、電流采樣模塊，用于在銅棒和/或碳棒移動過程中，采集銅棒和碳棒之間的電流數據，將電流數據傳輸給處理器；
5、處理器，還用于基于預先訓練的起弧識別模型，識別電流數據中的起弧點，在識別到起弧點后，控制驅動模塊停止銅棒和/或碳棒的移動，存儲以起弧點開始的一個采集周期內的故障電弧數據；在采集周期結束時，判斷在采集周期內故障電弧是否熄滅，若是，則控制驅動模塊繼續移動銅棒和/或碳棒，若否，則控制驅動模塊移動銅棒和碳棒完全斷開或完全接觸后，重新調整銅棒和碳棒之間的距離逐漸增大或者逐漸減小。
6、在一種可能的實現方式中，驅動模塊包括步進電機和電機驅動單元；
7、處理器的輸出端連接電機驅動單元的輸入端；
8、電機驅動單元的輸出端連接步進電機的控制端。
9、在一種可能的實現方式中，電流采樣模塊包括采樣電阻、濾波放大器和模數轉換器；
10、采樣電阻的一端連接銅棒或碳棒，另一端連接濾波放大器的輸入端；
11、濾波放大器的輸出端連接模數轉換器的輸入端；
12、模數轉換器的輸出端與處理器連接。
13、在一種可能的實現方式中，光伏模擬模塊還包括mppt控制器和蓄電池，光伏板連接mppt控制器，mppt控制器連接蓄電池。
14、第二方面，本專利技術提供了一種起弧識別模型的構建方法，包括：獲取預設故障電弧采集裝置中采集的故障電弧產生模塊中的電流數據，其中，電流數據包括正常電流數據和電弧電流數據；
15、對比正常電流數據和電弧電流數據，確定電弧電流數據區別于正常電流數據的特征；
16、基于特征確定故障電弧評估值；故障電弧評估值表征電流發生故障電弧的可能性；
17、基于故障電弧評估值進行機器學習訓練，生成起弧識別模型，其中，起弧識別模型用于部署于如權利要求1-4任一項的故障電弧采集裝置中的處理器上，識別該故障電弧采集裝置中電流采樣模塊采集的電流數據中的起弧點。
18、在一種可能的實現方式中，電流采樣模塊包括采樣電阻、濾波放大器和模數轉換器，故障電弧評估值表示為：
19、
20、式中，c表示故障電弧評估值，dm表示電流的混沌特征，δv表示采樣電阻的電壓的變化量，p為電流起弧閾值功率，pl為電流起弧值。
21、在一種可能的實現方式中，采樣電阻的電壓變化量δv表示為：
22、δv＝|v(t+δt)-v(t)|
23、v(t)＝v0+(v1+v0)/(t/τ)
24、式中，v(t)為在時間t時刻的電壓值，v0為采樣電阻的初始電壓值，v1為采樣電阻的最終電壓值，τ為凸變時間常數，其中凸變時間常數τ表征起弧電路中的凸變電壓的變化速度。
25、在一種可能的實現方式中，電流的混沌特征dm表示為：
26、
27、式中，t為采樣時間，t為采樣時刻，h為系統函數，系統函數采用序列最小優化算法和rbf核函數二分類算法求解，v0為采集周期內采樣電阻的初始電壓值。
28、在一種可能的實現方式中，電流起弧閾值功率p表示為：
29、p＝i*u
30、式中，i表示光伏板的起弧電流，u表示光伏板的起弧電壓。
31、在一種可能的實現方式中，電弧電流數據包括多種電弧電流數據。
32、本專利技術提供一種故障電弧采集裝置及起弧識別模型的構建方法，該方法包括光伏模擬模塊、故障電弧產生模塊、電流采樣模塊、處理器和驅動模塊；光伏模擬模塊包括光伏板，故障電弧產生模塊包括銅棒和碳棒，銅棒和碳棒分別連接在光伏板的兩端；處理器，用于通過控制驅動模塊，移動銅棒和/或碳棒，以調整銅棒和碳棒之間的距離逐漸增大或者逐漸減小；電流采樣模塊，用于在銅棒和/或碳棒移動過程中，采集銅棒和碳棒之間的電流數據，將電流數據傳輸給處理器；處理器，還用于基于預先訓練的起弧識本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種故障電弧采集裝置，其特征在于，包括：光伏模擬模塊、故障電弧產生模塊、電流采樣模塊、處理器和驅動模塊；所述光伏模擬模塊包括光伏板，所述故障電弧產生模塊包括銅棒和碳棒，所述銅棒和所述碳棒分別連接在所述光伏板的兩端；
2.根據權利要求1所述的一種故障電弧采集裝置，其特征在于，所述驅動模塊包括步進電機和電機驅動單元；
3.根據權利要求1所述的一種故障電弧采集裝置，其特征在于，所述電流采樣模塊包括采樣電阻、濾波放大器和模數轉換器；
4.根據權利要求1所述的一種故障電弧采集裝置，其特征在于，所述光伏模擬模塊還包括MPPT控制器和蓄電池；
5.一種起弧識別模型的構建方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的一種起弧識別模型的構建方法，其特征在于，所述電流采樣模塊包括所述采樣電阻、所述濾波放大器和所述模數轉換器，所述故障電弧評估值表示為：
7.根據權利要求6所述的一種起弧識別模型的構建方法，其特征在于，所述采樣電阻的電壓變化量Δv表示為：
8.根據權利要求6所述的一種起弧識別模型的構建方法，其特征
9.根據權利要求5所述的一種起弧識別模型的構建方法，其特征在于，所述電流起弧閾值功率P表示為：
10.根據權利要求5所述的一種起弧識別模型的構建方法，其特征在于，所述電弧電流數據包括多種電弧電流數據。
...【技術特征摘要】
1.一種故障電弧采集裝置，其特征在于，包括：光伏模擬模塊、故障電弧產生模塊、電流采樣模塊、處理器和驅動模塊；所述光伏模擬模塊包括光伏板，所述故障電弧產生模塊包括銅棒和碳棒，所述銅棒和所述碳棒分別連接在所述光伏板的兩端；
2.根據權利要求1所述的一種故障電弧采集裝置，其特征在于，所述驅動模塊包括步進電機和電機驅動單元；
3.根據權利要求1所述的一種故障電弧采集裝置，其特征在于，所述電流采樣模塊包括采樣電阻、濾波放大器和模數轉換器；
4.根據權利要求1所述的一種故障電弧采集裝置，其特征在于，所述光伏模擬模塊還包括mppt控制器和蓄電池；
5.一種起弧識別模型的構建方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李保罡，閆勝冰，楊志，郭書陽，
申請(專利權)人：華北電力大學保定，
類型：發明
國別省市：
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