三相负载串联型故障电弧谐波特征研究

发布时间：2020-04-10 20:32

【摘要】：本文针对三相负载的串联型故障电弧进行了研究,三相负载回路中存在的串弧故障多为单相串联型故障电弧,两相或三相同时发生串联故障电弧极其少见,且早期往往只发生单相串联型故障电弧。因此对三相负载回路发生单相串联型故障电弧时的三相电流信号特性进行了分析,提取了表征三相负载回路中单相串联型故障电弧的谐波特征属性,利用这些特征构建了可以诊断三相负载故障电弧的特征判据。本研究对三相用电系统的安全可靠运行具有一定的理论价值与实际意义。首先研制了针对三相负载的串联型故障电弧实验平台。其次,利用该实验平台进行了两种三相异步电动机和两种三相变频器在不同工作状态下的单相串联型故障电弧实验,采集了实验中的三相电流信号,同时进行了操作电弧实验、负载波动实验。再次,引入基于瞬时无功功率理论的无锁相环i_p-i_q检测任意次谐波的方法,并将该方法同快速傅里叶变换、小波变换、经验模态分解等方法进行对比。接着,利用快速傅里叶变换对三相电流进行了谐波分析,分析了各负载在正常工作时和发生故障电弧时的谐波特征。然后,利用三相负载发生单相串联型故障电弧时三相电流会出现不对称和谐波含量增加的特性,结合无锁相环i_p-i_q检测任意次谐波的方法提取了负载电流的基波、2-13次谐波的正负序分量。之后,将电流信号相邻两工频周期的基波和各次谐波正负序分量的幅值变化率作为特征属性。最后,利用决策树构建了故障电弧的判别规则,并利用操作电弧信号和负载波动信号进行了干扰验证。结果表明,利用所提取的特征属性,结合决策树能够快速、准确地检测出本文所研究的三相负载单相串联型故障电弧,可以给三相系统中串联型故障电弧的检测识别提供参考。
【图文】：

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图 1.2 2013 年电气火灾起因比例图2 Proportion diagram of the cause of electric f全监察局的统计结果可知，我国煤矿。其中因电气线路故障引起的火灾占起火占 26%，其他原因占 22%。火灾对生产生活的严重危害程度，国故障电弧又分为并联型故障电弧和串故障或者相间短路故障，电流值一般可以起到保护作用。对于串联型故障，甚至小于正常工作电流，，常规的保障电弧的特征进行分析进而研制故障

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(c)引起火灾事故发生 (d)引起开关柜爆炸图 1.3 故障电弧的危害Figure1.3 The damage of the arc fault二产业用电量占总用电量的比重最大，达到了 44413率为 60.2%。在工业生产中，采用的大都是三相供电载中应用最多，调查数据显示，各种电动机的年消耗[3]。在工业生产、煤矿作业中，动力设备大都是三相
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM501.2

【参考文献】