技术摘要：
本发明涉及一种基于多维度传感的直流系统串联电弧放电故障检测，利用故障电弧多个维度的特征构建模型来诊断故障，该故障检测方法包括电弧故障发生器单元、电源与负载单元、故障信息测量单元和多维特征数据处理单元。其中电源与负载单元包括高压直流电源和负载，多维特  全部
背景技术：
电弧放电是一种剧烈的气体自持放电，其发生条件是放电电极两端具有足够的电 压差。电弧放电现象符合基本的气体放电理论。随着电极间距(放电间隙)的不断增加，电弧 与电极接触面逐渐减小，电路中电流在狭小的接触面上通过，接触部位电流密度逐渐增大， 金属强烈发热。当电极分开时，接触处的金属熔化形成液态金属桥，其中一些变成蒸汽，进 入电极之间的放电间隙，促进电子的热发射。此时，由于电极间距离很小，间隙间电场强度 较大，阴极表面电场很高，发射较多电子，称为高电场发射。热发射和高电场发射导致大量 的电子进入电弧的放电间隙，在外加电压下，电场电离产生大量的电子和正离子。电子运动 到阳极与阳极表明的正电荷发生复合作用，释放能量加热阳极表面，促进阳极的热发射，正 离子运动到阴极进一步与电子复合释放能量，形成电弧。 在直流系统中，根据故障电弧与负载连接方式的不同，可以划分为串联故障电弧 和并联故障电弧。串联故障电弧的电弧电流流过带电导体并与负载串联，由于负载的限流 作用，故障电弧的电流小于线路额定工作电流。并联电弧电流流过带电导体并与负载并联， 故障电流大于线路额定工作电流，相当于线路发生短路故障。电气系统中的线路出现断线 或连接松弛，会引发串联故障电弧，即电极之间的接触不良而造成的故障电弧都属于串联 故障电弧。在直流系统中，由于连接插件或串联负载连接处，腐蚀氧化、连接损坏、电缆绝缘 劣化、内部金属导体断裂等情况难以避免，由于串联电弧电流随着时间呈现下降趋势且没 有过零点，不能被现有的熔断器、断路器、过电流保护装置检测，不易中断，在几秒内产生几 千摄氏度的高温，损坏设备，危害安全。三种故障中除串联电弧故障外，均可以由传统的继 电保护装置如零序电流互感器、空气开关、剩余电流断路器快速检测并排除。因此，针对直 流系统的串联电弧故障放电的研究十分必要。 国内外对直流串联电弧检测的都存在特征单一，可靠性较差的问题。对此，本发明 借助多维检测手段，针对串联直流电弧故障多特征进行检测，为建立多维特征的直流串联 电弧故障防护奠定基础。
技术实现要素：
发明目的： 本发明的目的就在于解决上述问题，提供一种用于直流系统的电弧检测方法，通 过电、光、声三个维度的多维传感方式检测直流系统的电弧故障。，提供一种多维度传感检 测直流系统的串联电弧故障的检测技术，为保证直流系统正常运行提供支撑。 技术方案： 为实现上述目的，本发明提供一种应用于直流系统的直流串联电弧故障测试与诊 3 CN 111579947 A 说　明　书 2/4 页 断系统，包括：电弧故障发生器单元、电源与负载单元、故障信息测量单元和多维特征数据 处理单元； 所述电弧故障发生单元包括固定端、滑块、电极、丝杆和步进电机； 所述电源和负载单元包括高压直流电源和负载； 所述故障信息测量单元包括电压传感模块、电流传感模块、弧声传感模块和弧光 传感模块； 所述电弧故障发生单元的固定端与电源和负载单元的高压直流电源相连接，滑块 与负载相连接； 所述电压传感模块、电流传感模块、弧声传感模块和弧光传感模块的数据输出分 别和多维特征数据处理单元输入接口相连接； 所述的应用于直流系统的直流串联电弧故障测试与诊断系统，其特征在于，还包 括多维特征数据处理单元还包括分类模型对多维电弧故障数据进行诊断。 根据本发明的一个方面，所述的电压传感模块通过连接到电气输出端的二次电路 实现测量。 根据本发明的一个方面，所述的弧声传感模块是非耦合检测方法，具有精度高、不 受负载影响的特点。 根据本发明的一个方面，所述的弧光传感模块的入光口置于距离故障电弧5cm- 20cm范围内。 根据本发明的一个方面，所述的故障信息测量单元得到直流串联电弧的光、声、电 特征，之后根据多维串联电弧故障特征构建决策树模型，其决策节点为多维特征的诊断条 件，终端节点为直流系统正常工作或发生电弧故障两类诊断结果，在确定决策特征及分裂 准则之后，无需对多维故障特征实施预处理步骤，可迅速构建分类模型进行电弧故障诊断。 根据本发明的用于直流系统的电弧检测方法的具体方案，实际能够取得以下技术 效果： (1)根据电弧故障本身的多个维度信息来进行故障诊断，保障了故障检测的准确 性； (2)多维度电弧故障特征中的声特征不受检测环境中负载的影响，而光特征，避免 了电磁干扰，保障了电弧检测结果的可靠性。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要 使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对 于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其 他的附图。 附图1为本实施例的直流串联故障电弧诊断单元组成； 附图2为本实施例的直流电弧数据采集和故障诊断流程； 附图3为本实施例的直流串联电弧故障实验平台电路； 附图4为本实施例实验平台正常状态和故障电弧时的典型波形； 附图5为本实施例采用的CART分类决策树结构； 4 CN 111579947 A 说　明　书 3/4 页 附图6为本实施例最终的CART分类决策树结果。