基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法与流程

本发明涉及开关柜检修，具体为基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法。

背景技术：

1、中低压开关柜母线、电缆室、开关室发生短路时极易产生故障电弧，电弧高温冲击波会损毁柜体、损伤变压器，同时威胁运维人员人身安全。现有常规弧光保护多采用单一光学判据，开关柜内部照明、检修强光、绝缘子轻微闪络可见光极易造成保护误动作；部分双判据方案信号采集单一，无法提前捕捉局部放电等潜伏故障，且故障定位精度不足，跳闸层级单一，故障切除后无法联动上级断路器，故障影响范围易扩大。同时现有检测方案缺少硬件链路周期性自检机制，传感器断线、采集回路异常无法及时发现，存在保护失效隐患。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题：

2、针对现有技术的不足，本发明提供了基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法具备依靠多信号融合判别大幅降低单一光学检测带来的误动风险，兼顾故障快速切除与前期隐患预警，适配各类中低压开关柜母线、馈线间隔电弧保护场景，抗电磁干扰能力强，保护可靠性与故障处置全面性显著提升的优点，解决了背景技术中提出的问题。

3、（二）技术方案：

4、为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，包括如下步骤：

5、步骤一，布设多类型感知采集组件，在开关柜各独立腔室内部对应保护区域分别布置弧光感知单元、电流采集单元、电压采集单元与温度感知单元，各感知单元通过独立传输通道与主控保护装置建立信号传输链路；

6、步骤二，分通道同步采集开关柜运行多维原始信号，通过弧光感知单元采集腔室内部光学信号，通过电流采集单元采集母线及馈线回路电流信号，通过电压采集单元采集母线电压信号，通过温度感知单元采集柜内各监测点位温度信号，所有信号同步传输至主控保护装置完成信号预处理；

7、步骤三，分层滤除各类干扰信号，对光学信号进行光谱筛选过滤环境可见光干扰，对电流电压信号滤除负荷波动与常规谐波干扰，对温度信号剔除环境温变带来的稳态温漂干扰，提取仅与故障电弧相关的有效特征信号；

8、步骤四，对预处理后的多类有效特征信号进行独立判据识别，分别判定光学信号是否达到电弧故障光强特征阈值、电流信号是否出现短路过流特征、电压信号是否出现故障畸变特征、温度信号是否存在异常温升特征；

9、步骤五，构建多信号融合判别逻辑，将光学特征、电流特征、电压特征、温度特征进行耦合匹配，划分单信号独立判别、双信号组合判别、多信号协同判别三类融合判定模式；

10、步骤六，分级完成故障电弧类型定位，依据不同腔室感知单元上传的特征信号来源，匹配预设区域逻辑映射关系，锁定产生故障电弧的开关柜具体间隔位置；

11、步骤七，分层输出保护动作指令，若单路光学信号满足故障特征判定条件，输出一级速断动作指令；若光学信号与电流或电压信号同步满足故障特征判定条件，输出二级协同跳闸指令；若多类信号同步触发故障特征且一次跳闸未消除故障，输出三级联跳上级断路器延时动作指令；

12、步骤八，同步生成故障预警与状态告警信息，在检测到局部放电微光特征、传感器链路异常、电压回路断线、温度越限任意一类隐患信号时，独立输出预警告警信号，不触发跳闸仅上传运维提示信息；

13、步骤九，存储全流程检测数据，完整记录信号采集时序、干扰滤除过程、融合判别逻辑、故障定位结果、保护动作输出记录、前置预警告警记录，形成可回溯事件档案；

14、步骤十，周期性自检校准感知链路与判别逻辑，定时校验各感知单元传输通道完整性、信号采集精度、融合判别阈值参数，检测到硬件链路故障或参数偏移时闭锁整套保护并输出装置异常告警。

15、优选的，步骤一中所述弧光感知单元采用紫外波段感光采集结构，仅采集电弧故障专属紫外光信号，隔绝柜内照明、巡视强光等可见光信号。

16、优选的，步骤二中各感知单元采用光纤传输方式完成信号上传，光电转换流程统一在主控保护装置内部完成，规避柜内强电磁环境造成的信号失真。

17、优选的，步骤三中光学信号干扰滤除过程包含实时微光监测流程，持续捕捉开关柜内部局部放电微弱光信号，提前识别电弧故障潜伏隐患。

18、优选的，步骤五中融合判别逻辑支持自定义逻辑映射关系，可针对每一路弧光感知单元单独配置匹配的电流、电压信号关联对象，实现分间隔选择性保护判别。

19、优选的，步骤七中三级联跳延时动作指令仅在一级、二级跳闸动作完成后故障特征信号仍持续存在时启动，延时时长依据现场供电系统运行需求自定义配置。

20、优选的，步骤八中各类预警告警信号独立区分存储，与故障跳闸记录分档归档，运维端可分别调取隐患预警档案与事故跳闸档案。

21、优选的，步骤九中存储的检测档案支持对外通信上传，可通过多类标准通信规约接入站内综合监控系统，同步完成时间同步校准。

22、优选的，步骤十中自检校准流程包含传感器断线自动检测功能，任意一路弧光感知单元传输链路中断时即时输出对应通道告警。

23、优选的，整套检测方法配套模块化硬件架构，单台主控装置可接入多路弧光感知单元，感知点位超出单台承载范围时增设扩展单元拓展采集通道，保持多信号融合判别逻辑统一不变。

24、（三）有益效果：

25、与现有技术相比，本发明提供了基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，具备以下有益效果：

26、1、该基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，采用紫外光弧光采集搭配电流、电压、温度多信号融合判别，从根源滤除环境可见光干扰，大幅降低保护误动概率，提升检测可靠性；

27、2、该基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，增设微光监测、温度越限、pt断线、传感器断线多类前置预警功能，可在电弧故障爆发前捕捉潜伏缺陷，提前安排设备运维，避免事故发生；

28、3、该基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，划分三级分层跳闸逻辑，速断快速切除故障，联跳机制防止故障持续扩大，兼顾动作速度与系统运行稳定性。

1.基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤一中所述弧光感知单元采用紫外波段感光采集结构，仅采集电弧故障专属紫外光信号，隔绝柜内照明、巡视强光等可见光信号。

3.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤二中各感知单元采用光纤传输方式完成信号上传，光电转换流程统一在主控保护装置内部完成，规避柜内强电磁环境造成的信号失真。

4.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤三中光学信号干扰滤除过程包含实时微光监测流程，持续捕捉开关柜内部局部放电微弱光信号，提前识别电弧故障潜伏隐患。

5.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤五中融合判别逻辑支持自定义逻辑映射关系，可针对每一路弧光感知单元单独配置匹配的电流、电压信号关联对象，实现分间隔选择性保护判别。

6.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤七中三级联跳延时动作指令仅在一级、二级跳闸动作完成后故障特征信号仍持续存在时启动，延时时长依据现场供电系统运行需求自定义配置。

7.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤八中各类预警告警信号独立区分存储，与故障跳闸记录分档归档，运维端可分别调取隐患预警档案与事故跳闸档案。

8.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤九中存储的检测档案支持对外通信上传，可通过多类标准通信规约接入站内综合监控系统，同步完成时间同步校准。

9.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，步骤十中自检校准流程包含传感器断线自动检测功能，任意一路弧光感知单元传输链路中断时即时输出对应通道告警。

10.根据权利要求1所述基于多信号融合的开关柜内部故障电弧检测方法，其特征在于，整套检测方法配套模块化硬件架构，单台主控装置可接入多路弧光感知单元，感知点位超出单台承载范围时增设扩展单元拓展采集通道，保持多信号融合判别逻辑统一不变。