充电桩串联电弧故障检测方法、装置及电子设备与流程

技术特征：
1.一种充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，包括步骤：分别获取充电桩系统的电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号；从所述电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号中分别提取用于进行故障检测的特征信息；根据所述电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号各自对应的特征信息综合确定充电桩系统的当前状态类型，所述当前状态类型包括正常状态、疑似故障状态、临界故障状态和故障状态。2.根据权利要求1所述的充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，从所述电流时频信号中提取用于进行故障检测的特征信息，具体包括步骤：选取0～250hz频段作为特征频段对电流时频信号进行时频谱分析，对每组采集的连续实验电流信号按设定周期进行广义s变换；按设定数量的电流信号周期进行一次时频分析，舍去首末两信号周期，对剩余的中间若干信号周期进行特征量提取，将250hz分量提取能量作为电流时频信号特征量x1。3.根据权利要求2所述的充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，进行广义s变换时，调节因子λ为0.5～0.7。4.根据权利要求2所述的充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，从所述频域能量信号中提取用于进行故障检测的特征信息，具体包括步骤：利用eemd分解方法对频域能量信号进行分解，获得若干阶含有不同时频成分的imf分量；利以余弦相似度从分解得到的imf分量中选择包含故障信息较多的有效imf分量；求解所选的包含故障信息较多的部分imf分量的能量熵作为电弧故障信号的能量熵：式中：h
j
为j阶imf能量熵；m为有效imf的总阶数；p
j
为第j个imf信号能量占整个信号能量的比例。5.根据权利要求1所述的充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，从所述弧光信号中提取用于进行故障检测的特征信息，具体包括步骤：利用光传感器检测电弧故障所产生的弧光信号的频谱输至电弧监控器，随后所述监控器将电弧故障的弧光信号进行数据处理，将是否检测出电弧弧光作为用于进行故障检测的特征信息。6.根据权利要求4所述的充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，从所述弧声信号中提取用于进行故障检测的特征信息，具体包括步骤：根据如下关系式求解弧声信号的离子声速v
i
：其中，p
e
为电子压力，p
i
为离子压力；求解弧等离子体的总声压p作为特征量记为x2：由于v
i2
＝t
e
/m
i
，所以p0＝t0ρ0/m0＝t0n0，p
e
＝t
e
ρ
i
/m
i
＝t
e
n
i
，因此等离子体的总声压p为：
p＝p0 p
e
＝(t0n0 t
e
n
i
)其中，v0为中性原子声波的声速，p0为中性原子声波的声压，ρ0为中性原子的密度，m
i
为离子的质量，m0为中性原子质量，ρ
i
为等离子体中的离子密度，n0为单位体积内原子的个数，n
i
为单位体积内正离子的个数，p
o
为中性原子声波的声压，t0为中性原子温度，t
e
为电子温度。7.根据权利要求6所述的充电桩串联电弧故障检测方法，其特征在于，根据所述电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号各自对应的特征信息综合确定充电桩系统的当前状态类型，具体包括步骤：判断是否存在故障信号，其中：若电流时频信号特征量x1高于门限值，则为故障信号，令a＝1；若x1等于门槛值，为临界状态信号，令a＝0；若x1小于门槛值，为正常状态信号，令a＝-1；若能量熵h
j
高于门限值，则为故障信号，令b＝1；若h等于门槛值，为临界状态信号，令b＝0；若h
j
小于门槛值，为正常状态信号，令b＝-1；若光传感器检测出电弧弧光，令c＝1，若未检测出电弧弧光，为正常状态信号，令c＝-1；若电弧等离子体的特征量x2高于门限值，则为故障信号，令d＝1；若x2等于门槛值，为临界状态信号，令d＝0；若x2小于门槛值，为正常状态信号，令d＝-1；若a、b、c、d的值均小于等于-1，则判定充电桩系统的当前状态类型为正常状态；若a、b、c、d的值中存在一至两个为1，剩余值为-1，则判定充电桩系统的当前状态类型为疑似故障状态，等待下一组数据判断是否出现故障；若a、b、c、d的值中存在一至两个为1，剩余值为0，则判定充电桩系统的当前状态类型为临界故障状态，输出报警信号并持续检测充电桩系统状态；若a、b、c、d的值中存在三个及以上为1，则判定充电桩系统的当前状态类型为故障状态，输出报警信号并及时切除故障。8.一种充电桩串联电弧故障检测装置，其特征在于，包括：信号获取模块，用于分别获取充电桩系统的电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号；特征信息提取模块，用于从所述电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号中分别提取用于进行故障检测的特征信息；故障综合确定模块，用于根据所述电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号各自对应的特征信息综合确定充电桩系统的当前状态类型，所述当前状态类型包括正常状态、疑似故障状态、临界故障状态和故障状态。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述充电桩串联电弧故障检测方法的步骤。10.一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如权利要求1至7中任一项所述的充电桩串联电弧故障检测方法的步骤。

技术总结
本申请提供了一种充电桩串联电弧故障检测方法、装置及电子设备，所述方法包括步骤：分别获取充电桩系统的电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号；从获取的各信号中分别提取用于进行故障检测的特征信息；根据所述电流时频信号、频域能量信号、弧声信号和弧光信号各自对应的特征信息综合确定充电桩系统的当前状态类型。本申请通过检测故障电流多维特征，并利用多信息融合技术综合做出故障检测决策，提高了故障信息识别的可靠性和准确性，实现了对故障电弧的早期预防，可针对不同安装地点、不同型号的充电桩系统，且能够及时识别电弧故障位置、不同负载情况的串联电弧并及时切除，防止故障电弧导致电力系统与用电设备毁坏及人身伤亡。坏及人身伤亡。坏及人身伤亡。


技术研发人员：曾文伟 邓汉钧 黄瑞 刘谋海 陈浩 吴志勇 贺星 王智 余敏琪 苏玉萍
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司供电服务中心（计量中心） 国家电网有限公司
技术研发日：2022.09.13
技术公布日：2022/11/11