CN113484658A - 电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备 - Google Patents

电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备 Download PDF

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CN113484658A CN202110574906.4A CN202110574906A CN113484658A CN 113484658 A CN113484658 A CN 113484658A CN 202110574906 A CN202110574906 A CN 202110574906A CN 113484658 A CN113484658 A CN 113484658A
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Abstract

本发明提供一种电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备，所述诊断方法：获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。本发明提供的电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备可以通过融合判据快速的识别出电弧故障，且不受正常的负荷增减、非拉弧短路故障特征等引起的扰动现象影响，防止误判，大大提高了电弧故障诊断的效率，具有较高普适性。

Description

电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备。
背景技术
供电线路中常因导电体之间的接触不良或间距引发电流回路中电流击穿其中间介质而形成弧光电流的拉弧现象，从而导致电弧故障。电弧故障发生时，常伴随有强烈的弧光和放热现象，如不及时甄别、切断，就可能引发电气火灾。
目前电弧故障的检测方法大致可分为三大类：一类是基于电弧的某个或某些特征，如基于电弧电流畸变点的小波分析法，基于电弧电流高频谐波的傅里叶分析方法，基于电弧电流上升率的分形法，基于电弧随机性的差值-方均根检测方法；二是对电弧进行整体识别，有模型参数法、支持向量机法、神经网络法等。
电弧故障发生时，由于回路导体之间的各种接触形态及负载特性，经常会涉及到各种各样的故障电弧电流和功率形态。而现有的电弧诊断方式都有他们的特征局限性，不能实现电弧故障的快速融合诊断与故障切除，误判率较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中不能实现电弧故障的快速融合诊断与故障切除的缺陷，提供一种电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种电弧故障的诊断方法，所述诊断方法包括：
获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；
根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；
根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。
优选地，所述电流有效值判据包括：所述电流有效值大于零且不大于额定电流的1.2倍；
优选地，所述电流波形变化判据包括：在每一个工频周期内，至少有1/4数量比例的电流采样值的扰动幅度超过预设扰动阈值；
优选地，所述电流变化增量单调性判据包括：所述电流变化增量单调性无规则；
优选地，所述功率变化增量单调性判据包括：所述功率变化增量单调性无规则；
优选地，所述电压谐波判据包括：第一电压谐波含量与第二电压谐波含量的差值不小于电压谐波阈值，所述第一电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻后一工频周期内的电压谐波含量，所述第二电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻前一工频周期内的电压谐波含量；
优选地，所述电流谐波判据包括：第一电流谐波含量与第二电流谐波含量的差值不小于电流谐波阈值，所述第一电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻后一工频周期内的电流谐波含量，所述第二电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻前一工频周期内的电流谐波含量。
优选地，所述根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻的步骤包括：
获取等间隔采样得到的连续三个所述电气信号；
判断所述电气信号是否满足第一扰动判据，所述第一扰动判据为：
|2Fn(k+1)-Fnk-Fn(k+2)-2Fn(k+1)α|＞2kk|Fn(k+1)|α+ε
其中，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，Fn(k+1)为第n个采样周期第k+1个采样点的实时采样值，Fn(k+2)为第n个采样周期第k+2个采样点的实时采样值，α＝1-cos(-Δφ)＞0，
Figure BDA0003083968100000031
为等间隔采样间隔角度，可靠系数kk≥1，0＜ε＜1；
若所述电气信号满足所述扰动判据，则确定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
优选地，所述根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻的步骤之后还包括：
判断所述电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，所述第二扰动判据为：|Fnk-F(n-1)k|≥k1FN，
其中，|Fnk-F(n-1)k|为所述相对变化增量，k1为相对增量判定灵敏系数，且k1＜0.3，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，F(n-1)k为在第n-1个采样周期第k个采样点的实时采样值，FN为所述交流串联回路中的所述电气信号的额定参量；
若所述相对变化增量满足所述第二扰动判据，则核定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
优选地，所述根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障之前还包括：
计算电压变化增量和电流变化增量，其中，所述电压变化增量的计算公式为：
Figure BDA0003083968100000032
其中，ΔUn-(n-1)为所述电压变化增量，所述K为每个所述工频周期的采样点数，所述unk为第n个工频周期的电压有效值，所述u(n-1)k为第n-1个工频周期的电压有效值，所述n为大于0的整数，所述K为大于0的整数。
所述电流变化增量的计算公式为：
Figure BDA0003083968100000033
所述ΔIn-(n-1)为所述电流变化增量，所述ink为第n个工频周期的电流有效值，所述i(n-1)k为第n-1个工频周期的电流有效值，
根据所述电压变化增量和所述电流变化增量得到功率变化增量，其中，所述功率变化增量的计算公式为：
Figure BDA0003083968100000041
所述ΔPn-(n-1)为所述功率变化增量。
优选地，若根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定发生电弧故障，则所述诊断方法还包括：
生成所述交流串联回路的断开指令；
根据所述断开指令控制所述交流串联回路断开。
一种电弧故障的诊断***，所述诊断***包括：
电气信号获取模块，用于获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；
扰动时刻确定模块，用于根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；
判断模块，用于根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。
优选地，所述电流有效值判据包括：所述电流有效值大于零且不大于额定电流的1.2倍；
优选地，所述电流波形变化判据包括：在每一个工频周期内，至少有1/4数量比例的电流采样值的扰动幅度超过预设扰动阈值；
优选地，所述电流变化增量单调性判据包括：所述电流变化增量单调性无规则；
优选地，所述功率变化增量单调性判据包括：所述功率变化增量单调性无规则；
优选地，所述电压谐波判据包括：第一电压谐波含量与第二电压谐波含量的差值不小于电压谐波阈值，所述第一电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻后一工频周期内的电压谐波含量，所述第二电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻前一工频周期内的电压谐波含量；
优选地，所述电流谐波判据包括：第一电流谐波含量与第二电流谐波含量的差值不小于电流谐波阈值，所述第一电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻后一工频周期内的电流谐波含量，所述第二电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻前一工频周期内的电流谐波含量。
优选地，所述扰动时刻确定模块用于：
获取等间隔采样得到的连续三个所述电气信号；
判断所述电气信号是否满足第一扰动判据，所述第一扰动判据为：
|2Fn(k+1)-Fnk-Fn(k+2)-2Fn(k+1)α|＞2kk|Fn(k+1)|α+ε
其中，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，Fn(k+1)为第n个采样周期第k+1个采样点的实时采样值，Fn(k+2)为第n个采样周期第k+2个采样点的实时采样值，α＝1-cos(-Δφ)＞0，
Figure BDA0003083968100000051
为等间隔采样间隔角度，可靠系数kk≥1，0＜ε＜1；
若所述电气信号满足所述扰动判据，则确定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
优选地，所述诊断***还包括核定模块，用于判断所述电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，所述第二扰动判据为：|Fnk-F(n-1)k|≥k1FN，
其中，|Fnk-F(n-1)k|为所述相对变化增量，k1为相对增量判定灵敏系数，且k1＜0.3，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，F(n-1)k为在第n-1个采样周期第k个采样点的实时采样值，FN为所述交流串联回路中的所述电气信号的额定参量；
若所述相对变化增量满足所述第二扰动判据，则核定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
优选地，所述诊断***还包括增量计算模块，所述增量计算模块用于计算电压变化增量和电流变化增量，其中，所述电压变化增量的计算公式为：
Figure BDA0003083968100000061
其中，ΔUn-(n-1)为所述电压变化增量，所述K为每个所述工频周期的采样点数，所述unk为第n个工频周期的电压有效值，所述u(n-1)k为第n-1个工频周期的电压有效值，所述n为大于0的整数，所述K为大于0的整数。
所述电流变化增量的计算公式为：
Figure BDA0003083968100000062
所述ΔIn-(n-1)为所述电流变化增量，所述ink为第n个工频周期的电流有效值，所述i(n-1)k为第n-1个工频周期的电流有效值，
所述增量计算模块还用于根据所述电压变化增量和所述电流变化增量得到功率变化增量，其中，所述功率变化增量的计算公式为：
Figure BDA0003083968100000063
所述ΔPn-(n-1)为所述功率变化增量。
优选地，所述诊断***还包括指令生成模块及控制模块；
所述指令生成模块用于生成所述交流串联回路的断开指令；
所述控制模块用于根据所述断开指令控制所述交流串联回路断开。
一种断路器，所述断路器串联在所述交流串联回路中，所述断路器包括前述的诊断***。
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，所述处理器执行计算机程序时实现前述的电弧故障的诊断方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的电弧故障的诊断方法的步骤。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的电弧故障的诊断方法、***、介质及电子设备可以通过融合判据快速的识别出电弧故障，且不受正常的负荷增减、非拉弧短路故障特征等引起的扰动现象影响，防止误判，大大提高了电弧故障诊断的效率，具有较高普适性。
附图说明
图1为本发明实施例1的电弧故障的诊断方法的流程图；
图2为本发明实施例1中的步骤S2的流程图；
图3为本发明实施例1中的步骤S3的流程图；
图4A-图4I为本发明实施例1、实施例2中的一组电气信号的波形图；
图5A-图5E为本发明实施例1、实施例2中的另一组电气信号的波形图；
图6A-图6D为本发明实施例1、实施例2中的又一组电气信号的波形图；
图7为本发明实施例2的电弧故障的诊断***的结构框图；
图8为本发明实施例3的电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
需要说明的是，本发明下述实施例中的“大于等于(≥)”应当理解为“大于或等于”的关系，本发明下述实施例中的“小于等于(≤)”应当理解为“小于或等于”的关系。
实施例1
本实施例提供一种电弧故障的诊断方法，如图1所示，所述诊断方法可以包括如下步骤：
步骤S1：获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；
步骤S2：根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；
步骤S3：根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。
本实施例中，智能微型断路器接在串联电路中，以控制串联电路的负荷，智能微型断路器对交流串联回路中的电流、电压进行等间隔采样并存储，然后根据电路中电流、电压、功率、谐波各增量的变化情况构成融合判据，以诊断出串联电路电弧故障的发生，当有电弧故障时迅速断开智能微型断路器并报警。
本实施例中，在执行步骤S1时，智能微型断路器串接在电路中，对电路的电压信号、电流信号进行实时监测，并存储在智能微型断路器的存储器中，供后续分析计算，如图4A所示为实际某回路的电压和电流监测到的数据的实时曲线波形，系列1为电压采样信号，系列2为电流采样信号。图中，竖坐标分别为电压、电流采样模块采集的实际电压、电流信号的模拟量折算到计算机存储单元的存储值，即为经过交流采样回路、A/D转换、滤波放大处理、存储到计算机存储单元的数字量值，这个转换模块转换后存储到计算机存储单元的数字量信号值的大小取决与转换过程中的折算系数，折算系数的大小设定，以方便后续的分析计算。折算系数的大小可以根据不同的电路电流采样时提前设定；
电压采样信号范围可以适应低压0.4KV***，但不限于0.4KV***，也可根据实际情况进行扩展；
电流采样信号范围可以适应100A以下采样回路，但也不限于100A，可以根据采样转换电路而扩展；
横坐标为时间变化轴，表示随时间变化进行的数据采样，数字代表从0开始的采样序列自然数，一个数字就代表采样了一个采样值，例如对于交流工频50赫兹信号，每毫秒采样一个采样值，则一个周期就采样20个值，图4A中即为每1毫秒采样一个采样值，一个自然数据代表一个采样间隔1毫秒，采样间隔时间可以在采样数据开始前由程序设定，即采样频率可以根据需要设定，可以设定1毫秒采样一个数据，也可设定0.01毫秒采样一个数据，即采样频率的大小可根据***需求设定。
其他图示中的电压、电流增量或变化量计算是根据采样曲线图4A进行的相关计算，其坐标表示方法与图4A中对应参量表示方法一样。纵坐标为数字量值，横坐标为采样时间序列自然点数时的值。
后续的功率计算、功率增量计算也是根据图4A的电压、电流采样数据进行的转换计算，因此其单位在图中纵坐标也表示为折算后的数字量，横坐标为对应的采样时间序列自然数，与图4A一致。
谐波计算与谐波增量，也是基于其图4A中采样的电压、电流数据，根据相应的公式进行的谐波计算、增量计算，其纵坐标为计算后的数字量，其横坐标为对应的采样时间序列自然数，与图4A一致。
本实施例中，参考图2，在执行步骤S2时，包括：
步骤S21：判断电气信号是否满足第一扰动判据，若满足第一扰动判据，则确定扰动起始时刻；
串接于串联电路的智能微型断路器对电压信号采用等间隔采样，正常理想情况下，连续三个采样点的值，有一个为零的关系式，即：|2Fnk+1-Fnk-Fnk+2-2Fnk+1α|＝0；当实时信号中含有加减负荷或拉弧等扰动时，其关系式就不为零，为此，判定当实时电压采样信号满足下列扰动判据(1)式时，标记为电压采样信号有扰动发生，即：
|2Fn(k+1)-Fnk-Fn(k+2)-2Fn(k+1)α|＞2kk|Fn(k+1)|α+ε (1)
式中：Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，Fn(k+1)为第n个采样周期第k+1个采样点的实时采样值，Fn(k+2)为第n个采样周期第k+2个采样点的实时采样值，α＝1-cos(-Δφ)＞0，
Figure BDA0003083968100000091
为等间隔采样间隔角度，可靠系数kk≥1，0＜ε＜1；本实施例考虑采样信号为零的特例；
串接于串联电路的智能微型断路器对电流信号采用与电压信号同步的等间隔采样，当实时电流采样信号满足(1)式时，标记为电流采样信号有扰动发生；
根据(1)式，对不等式左侧值进行计算，依据图4A与图4B采样数据，分别计算电压、电流连续三个采样点理论值为零的实际值，连续计算，形成电压、电流三个采样点理论值为零曲线，当其实际计算值满足(1)时，可认定该信号有扰动发生；
依据(1)式左侧的电压、电流连续三点采样值为零计算曲线如图4B所示。从电压、电流三采样点值理论为零曲线可以发现，当有扰动时，其值明显满足(1)式的判定，如此可以找到扰动的起始时刻，如电压信号在13个点16点之间的第14个采样点，信号扰动点值为57.4，满足(1)的扰动判定，可以定义电压扰动起始点为第14个采样点，其后扰动大小值继续变化不定；电流信号在16点达到59，满足(1)的扰动判定，其后持续有扰动，可以初步判定出一个电压扰动起始点为14采样点，电流扰动起始点为16采样点，但其后是否是真实的扰动，还需进一步按照两周同一个采样点的相对增量来核定。
步骤S22：判断电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，若满足第二扰动判据，则核定扰动起始时刻；
找出扰动开始点后(如电压为采样信号第14点，电流为第16个点)，对扰动情况进一步采用电流采样值相对变化增量来核定；采样值相对变化增量是指第n个采样周期某k点采样值与上一个(n-1)周期同一个采样值k点之间的相对差值，当电流变化增量大于增量定值时，可以确定扰动的真实发生，即：
|Fnk-F(n-1)k|≥k1FN (2)
其中，|Fnk-F(n-1)k|为所述相对变化增量，k1为相对增量判定灵敏系数，且k1＜0.3，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，F(n-1)k为在第n-1个采样周期第k个采样点的实时采样值，FN为所述交流串联回路中的所述电气信号的额定参量，也可以说，FN为Fnk,F(n-1)k,对应采样回路中电气量的额定参量，即本支路的额定值。
按照(2)式计算的电压、电流增量曲线如图4C所示。从图4C可以核定电压、电流大扰动推至第25点左右，电压扰动值70左右，电流扰动值45左右，电压、电流扰动超值，满足(2)式的扰动判据，故此扰动起始时刻可以判定为采样信号的第25个点，(也可以把公式(1)与(2)的阈值定值放小点，扰动判定灵敏些，起始点超前多算几个点，这不影响后续的判定过程)，但是，是什么样的扰动，还得进一步判定。
本实施例中，参考图3，在执行步骤S3时，包括：
步骤S31：计算各种电气增量
找到了电路信号扰动的起始位置，就可以进一步对扰动信号的特征进行计算，扰动信号的电压实时有效值计算采用均方根值计算，计算窗口宽度为一个工频周期，增量计算采用两个工频周期，为第n个采样周期计算的有效值减去第n-1个采样周期计算的有效值，电压增量计算公式为：
Figure BDA0003083968100000111
其中，ΔUn-(n-1)为所述电压变化增量，所述K为每个所述工频周期的采样点数，所述unk为第n个工频周期的电压有效值，所述u(n-1)k为第n-1个工频周期的电压有效值，所述n为大于0的整数，所述K为大于0的整数。
按(3)式计算，每新增加一个采样点数据，计算窗口平移一次，去掉最前面一个采样点数据，可以认定为另一个新的采样周期数据，计算一次，窗口数据连续递推计算，形成连续的相邻两周的电压增量变化曲线，如图4D所示；
电流的实时有效值计算也采用均方根值计算，窗口平移式，与电压计算窗口同步，形成电流增量曲线，如图4D所示，电流增量计算式为：
Figure BDA0003083968100000112
所述ΔIn-(n-1)为所述电流变化增量，所述ink为第n个工频周期的电流有效值，所述i(n-1)k为第n-1个工频周期的电流有效值。
对应电压、电流变化增量，实时功率变化增量为：
Figure BDA0003083968100000121
与电压电流有效值计算采用的窗口平移方式同步，每采样一个点，窗口平移一次，计算一次，形成连续的相邻两周的实时有功功率增量变化曲线，如图4E所示；
确定扰动点后，按扰动点前后工频自然周期，计算出扰动后和扰动前电压、电流的谐波含量，扰动后电压总谐波含量减去扰动前的谐波总含量记为电压谐波变化增量H(GH-GQ)U％，电流谐波总含量变化增量记为H(GH-GQ)I％；图4F、图4G、图4H、图4I给出了电压、电流谐波变化情况(图4F为电压谐波连续两周同一采样计算点的相对增量曲线，图4G为电流谐波连续两周同一采样计算点的相对增量曲线，图4H为谐波电压占基波电压百分比曲线，图4I为谐波电流占基波电流百分比曲线)，以此可以计算出电压、电流谐波的增量变化及谐波值。
步骤S32：基于多种增量特征的融合判据判定是否发生电弧故障
在确定扰动时刻后，所有统计扰动的计数器清零，然后开始统计扰动前一个工频周期采样数及扰动开始后每个工频周期、每个平移窗口计算周期的电压、电流、功率、谐波变化量的单调属性，进而确定是否有电弧发生。
如果后一个周期的电压有效值减去前一个周波的有效值大于等于零，位于水平轴之上，说明电压变化是增量，电压增量计数器UZL加1，如果后一个周期的电压有效值减去前一个周波的有效值小于零，位于水平轴之下，说明是减量，减量计数器UJL加1即：
ΔUn-(n-1)≥0→UZL→(UZL)+1
ΔUn-(n-1)＜0→UJL→(UJL)+1 (6)
计算一个相对工频周期后，电压增量计数器UZL的值减去减量计数器UJL的值，剩余的数值则为一个工频周期内，单调增或单调减的特征计算值，电压增量单调性特征值记为UCOT,即：
UCOT＝UZL-UJL (7)
如果后一个周期的电流有效值减去前一个周波的有效值大于等于零，电流增量计数器IZL加1，如果后一个周期的电流有效值减去前一个周波的有效值小于零，减量计数器UJL加1，电流增量单调性特征计算值记为：
ICOT＝IZL-IJL (8)
如果后一个周期的功率值减去前一个周波的值大于等于零，功率增量计数器PZL加1，如果后一个周期的功率减去前一个周波的值小于零，减量计数器UJL加1，功率增调单调性特征计算值记为：
PCOT＝PZL-PJL (9)
如果一个周波计算点数为K，当窗口平移一个周期后的全部计算值全是单调增时，单调性特征值＝K,当全是单调减时，单调性特征值＝-K，当在单调增与单调减中间变化时，单调性特征值在-K与K之间变化；为防止偶尔干扰引起的个别点的计算波动，当单调性特征绝对值≥K-3时，认为该变化量在该工频周期窗口内具有单调性；
当连续3个周波信号交替出现单调增与单调减时，且扰动前后谐波含量也超定值时，认为该波形变动异常，属于无规则的电弧故障特征，认定为电弧故障状态，融合判据式同时满足：
①电路中电流有效值大于零且在额定电流1.2倍以内；
②在每一个周期内，电流至少有1/4采样值的扰动变化超扰动定值，满足扰动判定(1)式，说明波形特征不满足正弦特征；
③电流变化增量单调性无规则,0＜|ICOT|＜K-3,即增量变化在水平轴上下波动，而不是偏向一边，说明电流变化无规则；
④功率变化增量单调性无规则,0＜|PCOT|＜K-3，即增量变化在水平轴上下波动，而不是偏向一边，说明功率变化单调增减，反复波动，非正常负荷变化；
⑤扰动点后的一周电压、电流谐波含量减去扰动点前一周的谐波含量超过谐波含量定值，即H(GH-GQ)U％超过电压谐波变化定值，H(GH-GQ)I％超过电流谐波含量变化定值；
按照步骤S32的程序计算统计与定值阈值过程判定(也可从图4A到图4G所示测量与计算数据中的各波形曲线核定)，在确定采样信号扰动点25点开始后，程序执行中以递推式向后一个采样点，一个采样点的递推式自动判定，看是否满足条件，如从25个采样点开始判定，例如直到延迟一个周波(20个采样点)后，从45采样点开始到65点这个采样周期，65采样点到85采样点，85采样点后的连续三个周期，电流相对增加和功率相对增量的单调性特征指数满足③、④条，谐波增量满足⑤条，电流采样扰动值满足②，有效值满足①条，即程序计算判定同时满足融合判据①、②、③、④、⑤条，即在连续三个采样值已不满足正弦信号规律特征；其两周电流相对变化增量、功率两周相对增量变化趋势变得没有规律性，呈现单调增减，交替变化，在0轴上下波动很大，多次跨过0轴交替变化，展示了故障电弧功率与电流的无规则性；谐波占基波百分比增大，谐波相对增量超过定值，即所有采集信号处理后的信号同时满足步骤S32所述的电弧故障诊断融合式判据第①、②、③、④、⑤条，因此，判定为电弧故障。
当扰动发生后，在扰动时段内不能同时满足第①②③④⑤条的条件时，判定为其它方式引起的扰动。
例如，某负荷增加引起的扰动判定，参考图5A-图5E(图5A为电压、电流实时采样数据存储曲线，图5B为等间隔三采样值理论为零计算曲线，图5C为连续两周同一采样点相对增量曲线，图5D为连续两周同一采样计算点有效值相对增量曲线，图5E为连续两周同一采样计算点功率相对增量曲线)：
从图5B，以三采样值理论为零曲线(阈值大于定值)判定有扰动发生；从图5C，以连续两周同一采样点信号相对增量超值核定确实发生了扰动现象；从两周电流相对增量曲线与两周功率相对增量曲线看，在扰动的时间段周期内，其电流增量具有单调性，增加几乎不超过0轴，说明电流在降低阶段，至少没有增加；功率相对增量也具有单调性，几乎没有增加，即增加偏向0轴某一边，非0轴上下，在连续三个自然周期内，功率与电流增量只有一次越过0轴交换，非0轴上下波动，或大幅波动的增或减无常，不满足电弧判据中的③④条，因此判定为非电弧引起的扰动，至此，由于已经判定了非电弧引起的扰动，谐波增量判据就可不再进行，判定过程自动转到其它扰动判定。
再举个例子，参考图6A-图6D(图6A为电流采样曲线，图6B为等间隔三采样值理论为零曲线，图6C为连续两周同一采样点相对增量曲线、图6D为连续两周同一采样点功率计算相对增量曲线)：根据以上扰动开始点的确定方法，显然在扰动点确定后的多个连续周期中，功率曲线只过0轴一次或未经过，即功率相对增量特性呈现单调性，虽然有扰动，但不符合故障电弧功率单调增减多变多次过0轴特征，因此可以快速排除电弧故障，即本文所述的电弧故障判定方法，可以避免负荷变动引起的影响。
本实施例中，在监测判定到有扰动信号且初步确定区间后，可以快速简要的以功率增量曲线初步判定是否为非电弧故障，避免每次都需要详细的多次判定。
实际使用时，电路状态负载各异，各定值阈值可根据实际情况，综合考虑灵敏性、可靠性与速动性后设置。
步骤S33：若判定为发生电弧故障，则生成所述交流串联回路的断开指令，根据所述断开指令控制所述交流串联回路断开。
完成电弧故障诊断识别后，如有电弧故障发生，智能微型断路器控制回路立即发出一个断开指令，控制智能微型断路器断开其上下口，同时发出一个报警信息。
本发明提供的电弧故障的诊断方法可以通过融合判据快速的识别出电弧故障，且不受正常的负荷增减、非拉弧短路故障特征等引起的扰动现象影响，防止误判，大大提高了电弧故障诊断的效率，具有较高普适性。
实施例2
本实施例提供一种电弧故障的诊断***1，如图7所示，所述诊断***包括：
电气信号获取模块11，用于获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；
扰动时刻确定模块12，用于根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；
判断模块13，用于根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。
本实施例中，智能微型断路器接在串联电路中，以控制串联电路的负荷，智能微型断路器对交流串联回路中的电流、电压进行等间隔采样并存储，然后根据电路中电流、电压、功率、谐波各增量的变化情况构成融合判据，以诊断出串联电路电弧故障的发生，当有电弧故障时迅速断开智能微型断路器并报警。
本实施例中，电气信号获取模块11，获取电路的电压信号、电流信号，供后续分析计算，参考图4A所示的实际某回路的电压和电流监测到的数据的实时曲线波形，图中曲线为监测到的(电压、电流信号)按变比转换后的数字量。
本实施例中，扰动时刻确定模块12用于根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻，具体地包括：
1、判断电气信号是否满足第一扰动判据，若满足第一扰动判据，则确定扰动起始时刻；
串接于串联电路的智能微型断路器对电压信号采用等间隔采样，正常理想情况下，连续三个采样点的值，有一个为零的关系式，即：|2Fnk+1-Fnk-Fnk+2-2Fnk+1α|＝0；当实时信号中含有加减负荷或拉弧等扰动时，其关系式就不为零，为此，判定当实时电压采样信号满足下列扰动判据(10)式时，标记为电压采样信号有扰动发生，即：
|2Fn(k+1)-Fnk-Fn(k+2)-2Fn(k+1)α|＞2kk|Fn(k+1)|α+ε (10)
式中：Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，Fn(k+1)为第n个采样周期第k+1个采样点的实时采样值，Fn(k+2)为第n个采样周期第k+2个采样点的实时采样值，α＝1-cos(-Δφ)＞0，
Figure BDA0003083968100000171
为等间隔采样间隔角度，可靠系数kk≥1，0＜ε＜1；本实施例考虑采样信号为零的特例；
串接于串联电路的智能微型断路器对电流信号采用与电压信号同步的等间隔采样，当实时电流采样信号满足(10)式时，标记为电流采样信号有扰动发生；
根据(10)式，对不等式左侧值进行计算，依据图4A与图4B采样数据，分别计算电压、电流连续三个采样点理论值为零的实际值，连续计算，形成电压、电流三个采样点理论值为零曲线，当其实际计算值满足(10)时，可认定该信号有扰动发生；
依据(10)式左侧的电压、电流连续三点采样值为零计算曲线如图4B所示。从电压、电流三采样点值理论为零曲线可以发现，当有扰动时，其值明显满足(10)式的判定，如此可以找到扰动的起始时刻，如电压信号在13个点16点之间的第14个采样点，信号扰动点值为57.4，满足(10)的扰动判定，可以定义电压扰动起始点为第14个采样点，其后扰动大小值继续变化不定；电流信号在16点达到59，满足(10)的扰动判定，其后持续有扰动，可以初步判定出一个电压扰动起始点为14采样点，电流扰动起始点为16采样点，但其后是否是真实的扰动，还需进一步按照两周同一个采样点的相对增量来核定。
2、判断电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，若满足第二扰动判据，则核定扰动起始时刻；
找出扰动开始点后(如电压为采样信号第14点，电流为第16个点)，对扰动情况进一步采用电流采样值相对变化增量来核定；采样值相对变化增量是指第n个采样周期某k点采样值与上一个(n-1)周期同一个采样值k点之间的相对差值，当电流变化增量大于增量定值时，可以确定扰动的真实发生，即：
|Fnk-F(n-1)k|≥k1FN (11)
其中，|Fnk-F(n-1)k|为所述相对变化增量，k1为相对增量判定灵敏系数，且k1＜0.3，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，F(n-1)k为在第n-1个采样周期第k个采样点的实时采样值，FN为所述交流串联回路中的所述电气信号的额定参量，也可以说，FN为Fnk,F(n-1)k,对应采样回路中电气量的额定参量，即本支路的额定值。
按照(11)式计算的电压、电流增量曲线如图4C所示。从图4C可以核定电压、电流大扰动推至第25点左右，电压扰动值70左右，电流扰动值45左右，电压、电流扰动超值，满足(11)式的扰动判据，故此扰动起始时刻可以判定为采样信号的第25个点，(也可以把公式(10)与(11)的阈值定值放小点，扰动判定灵敏些，起始点超前多算几个点，这不影响后续的判定过程)，但是，是什么样的扰动，还得进一步判定。
本实施例中，判断模块13用于根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据，具体地包括：
1、计算各种电气增量
找到了电路信号扰动的起始位置，就可以进一步对扰动信号的特征进行计算，扰动信号的电压实时有效值计算采用均方根值计算，计算窗口宽度为一个工频周期，增量计算采用两个工频周期，为第n个采样周期计算的有效值减去第n-1个采样周期计算的有效值，电压增量计算公式为：
Figure BDA0003083968100000181
其中，ΔUn-(n-1)为所述电压变化增量，所述K为每个所述工频周期的采样点数，所述unk为第n个工频周期的电压有效值，所述u(n-1)k为第n-1个工频周期的电压有效值，所述n为大于0的整数，所述K为大于0的整数。
按(12)式计算，每新增加一个采样点数据，计算窗口平移一次，去掉最前面一个采样点数据，可以认定为另一个新的采样周期数据，计算一次，窗口数据连续递推计算，形成连续的相邻两周的电压增量变化曲线，如图4D所示；
电流的实时有效值计算也采用均方根值计算，窗口平移式，与电压计算窗口同步，形成电流增量曲线，如图4D所示，电流增量计算式为：
Figure BDA0003083968100000191
所述ΔIn-(n-1)为所述电流变化增量，所述ink为第n个工频周期的电流有效值，所述i(n-1)k为第n-1个工频周期的电流有效值。
对应电压、电流变化增量，实时功率变化增量为：
Figure BDA0003083968100000192
与电压电流有效值计算采用的窗口平移方式同步，每采样一个点，窗口平移一次，计算一次，形成连续的相邻两周的实时有功功率增量变化曲线，如图4E所示；
确定扰动点后，按扰动点前后工频自然周期，计算出扰动后和扰动前电压、电流的谐波含量，扰动后电压总谐波含量减去扰动前的谐波总含量记为电压谐波变化增量H(GH-GQ)U％，电流谐波总含量变化增量记为H(GH-GQ)I％；图4F、图4G、图4H、图4I给出了电压、电流谐波变化情况(图4F为电压谐波连续两周同一采样计算点相对增量曲线，图4G为电流谐波连续两周同一采样计算点相对增量曲线，图4H为谐波电压占基波电压百分比曲线，图4I为谐波电流占基波电流百分比曲线)，以此可以计算出电压、电流谐波的增量变化及谐波值。
2、基于多种增量特征的融合判据判定是否发生电弧故障
在确定扰动时刻后，所有统计扰动的计数器清零，然后开始统计扰动前一个工频周期采样数及扰动开始后每个工频周期、每个平移窗口计算周期的电压、电流、功率、谐波变化量的单调属性，进而确定是否有电弧发生。
如果后一个周期的电压有效值减去前一个周波的有效值大于等于零，位于水平轴之上，说明电压变化是增量，电压增量计数器UZL加1，如果后一个周期的电压有效值减去前一个周波的有效值小于零，位于水平轴之下，说明是减量，减量计数器UJL加1即：
ΔUn-(n-1)≥0→UZL→(UZL)+1
ΔUn-(n-1)＜0→UJL→(UJL)+1 (15)
计算一个相对工频周期后，电压增量计数器UZL的值减去减量计数器UJL的值，剩余的数值则为一个工频周期内，单调增或单调减的特征计算值，电压增量单调性特征值记为UCOT,即：
UCOT＝UZL-UJL (16)
如果后一个周期的电流有效值减去前一个周波的有效值大于等于零，电流增量计数器IZL加1，如果后一个周期的电流有效值减去前一个周波的有效值小于零，减量计数器UJL加1，电流增量单调性特征计算值记为：
ICOT＝IZL-IJL (17)
如果后一个周期的功率值减去前一个周波的值大于等于零，功率增量计数器PZL加1，如果后一个周期的功率减去前一个周波的值小于零，减量计数器UJL加1，功率增调单调性特征计算值记为：
PCOT＝PZL-PJL (18)
如果一个周波计算点数为K，当窗口平移一个周期后的全部计算值全是单调增时，单调性特征值＝K,当全是单调减时，单调性特征值＝-K，当在单调增与单调减中间变化时，单调性特征值在-K与K之间变化；为防止偶尔干扰引起的个别点的计算波动，当单调性特征绝对值≥K-3时，认为该变化量在该工频周期窗口内具有单调性；
当连续3个周波信号交替出现单调增与单调减时，且扰动前后谐波含量也超定值时，认为该波形变动异常，属于无规则的电弧故障特征，认定为电弧故障状态，融合判据式同时满足：
②路中电流有效值大于零且在额定电流1.2倍以内；
②在每一个周期内，电流至少有1/4采样值的扰动变化超扰动定值，满足扰动判定(10)式，说明波形特征不满足正弦特征；
③电流变化增量单调性无规则,0＜|ICOT|＜K-3,即增量变化在水平轴上下波动，而不是偏向一边，说明电流变化无规则；
④功率变化增量单调性无规则,0＜|PCOT|＜K-3，即增量变化在水平轴上下波动，而不是偏向一边，说明功率变化单调增减，反复波动，非正常负荷变化；
⑤扰动点后的一周电压、电流谐波含量减去扰动点前一周的谐波含量超过谐波含量定值，即H(GH-GQ)U％超过电压谐波变化定值，H(GH-GQ)I％超过电流谐波含量变化定值；
参考图4A到图4G，在确定采样信号扰动点25点开始后，程序执行中以递推式向后一个采样点，一个采样点的递推式自动判定，看是否满足条件，如从25个采样点开始判定，例如直到延迟一个周波(20个采样点)后，从45采样点开始到65点这个采样周期，65采样点到85采样点，85采样点后的连续三个周期，电流相对增加和功率相对增量的单调性特征指数满足③、④条，谐波增量满足⑤条，电流采样扰动值满足②，有效值满足①条，即程序计算判定同时满足融合判据①、②、③、④、⑤条，即在连续三个采样值已不满足正弦信号规律特征；其两周电流相对变化增量、功率两周相对增量变化趋势变得没有规律性，呈现单调增减，交替变化，在0轴上下波动很大，多次跨过0轴交替变化，展示了故障电弧功率与电流的无规则性；谐波占基波百分比增大，谐波相对增量超过定值，即所有采集信号处理后的信号同时满足步骤S32所述的电弧故障诊断融合式判据第①、②、③、④、⑤条，因此，判定为电弧故障。
当扰动发生后，在扰动时段内不能同时满足第①②③④⑤条的条件时，判定为其它方式引起的扰动。
例如，某负荷增加引起的扰动判定，参考图5A-图5E(图5A为电压、电流实时采样数据存储曲线，图5B为等间隔三采样值理论为零计算曲线，图5C为连续两周同一采样点相对增量曲线，图5D为连续两周同一采样计算点有效值相对增量曲线，图5E为连续两周同一采样计算点功率相对增量曲线)：
从图5B，以三采样值理论为零曲线(阈值大于定值)判定有扰动发生；从图5C，以连续两周同一采样点信号相对增量超值核定确实发生了扰动现象；从两周电流相对增量曲线与两周功率相对增量曲线看，在扰动的时间段周期内，其电流增量具有单调性，增加几乎不超过0轴，说明电流在降低阶段，至少没有增加；功率相对增量也具有单调性，几乎没有增加，即增加偏向0轴某一边，非0轴上下，在连续三个自然周期内，功率与电流增量只有一次越过0轴交换，非0轴上下波动，或大幅波动的增或减无常，不满足电弧判据中的③④条，因此判定为非电弧引起的扰动，至此，由于已经判定了非电弧引起的扰动，谐波增量判据就可不再进行，判定过程自动转到其它扰动判定。
再举个例子，参考图6A-图6D(图6A为电流采样曲线，图6B为等间隔三采样值理论为零曲线，图6C为连续两周同一采样点相对增量曲线、图6D为连续两周同一采样计算点功率相对增量曲线)：根据以上扰动开始点的确定方法，显然在扰动点确定后的多个连续周期中，功率曲线只过0轴一次或未经过，即功率相对增量特性呈现单调性，虽然有扰动，但不符合故障电弧功率单调增减多变多次过0轴特征，因此可以快速排除电弧故障，即本文所述的电弧故障判定方法，可以避免负荷变动引起的影响。
本实施例中，在监测判定到有扰动信号且初步确定区间后，可以快速简要的以功率增量曲线初步判定是否为非电弧故障，避免每次都需要详细的多次判定。
实际使用时，电路状态负载各异，各定值阈值可根据实际情况，综合考虑灵敏性、可靠性与速动性后设置。
3、若判定为发生电弧故障，则生成所述交流串联回路的断开指令，根据所述断开指令控制所述交流串联回路断开。
完成电弧故障诊断识别后，如有电弧故障发生，智能微型断路器控制回路立即发出一个断开指令，控制智能微型断路器断开其上下口，同时发出一个报警信息。
本发明提供的电弧故障的诊断***可以通过融合判据快速的识别出电弧故障，且不受正常的负荷增减、非拉弧短路故障特征等引起的扰动现象影响，防止误判，大大提高了电弧故障诊断的效率，具有较高普适性。
实施例3
本发明还提供一种电子设备，如图8所示，所述电子设备可以包括存储器、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，所述处理器执行计算机程序时实现前述实施例1中的电弧故障的诊断方法的步骤。
可以理解的是，图8所示的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8所示，电子设备2可以以通用计算设备的形式表现，例如：其可以为服务器设备。电子设备2的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器3、上述至少一个存储器4、连接不同***组件(包括存储器4和处理器3)的总线5。
所述总线5可以包括数据总线、地址总线和控制总线。
所述存储器4可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)41和/或高速缓存存储器42，还可以进一步包括只读存储器(ROM)43。
所述存储器4还可以包括具有一组(至少一个)程序模块44的程序工具45(或实用工具)，这样的程序模块44包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
所述处理器3通过运行存储在所述存储器4中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明前述实施例1中的电弧故障的诊断方法的步骤。
所述电子设备2也可以与一个或多个外部设备6(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口7进行。并且，模型生成的电子设备2还可以通过网络适配器8与一个或者多个网络(例如局域网LAN，广域网WAN和/或公共网络)通信。
如图8所示，网络适配器8可以通过总线5与模型生成的电子设备2的其它模块通信。本领域技术人员应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的电子设备2使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
需要说明的是，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例4
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现前述实施例1中的电弧故障的诊断方法的步骤。
其中，计算机可读存储介质可以采用的更具体方式可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现前述实施例1中的电弧故障的诊断方法的步骤。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种电弧故障的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法包括：
获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；
根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；
根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。
2.如权利要求1所述的电弧故障的诊断方法，其特征在于，
所述电流有效值判据包括：所述电流有效值大于零且不大于额定电流的1.2倍；
所述电流波形变化判据包括：在每一个工频周期内，至少有1/4数量比例的电流采样值的扰动幅度超过预设扰动阈值；
所述电流变化增量单调性判据包括：所述电流变化增量单调性无规则；
所述功率变化增量单调性判据包括：所述功率变化增量单调性无规则；
所述电压谐波判据包括：第一电压谐波含量与第二电压谐波含量的差值不小于电压谐波阈值，所述第一电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻后一工频周期内的电压谐波含量，所述第二电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻前一工频周期内的电压谐波含量；
所述电流谐波判据包括：第一电流谐波含量与第二电流谐波含量的差值不小于电流谐波阈值，所述第一电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻后一工频周期内的电流谐波含量，所述第二电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻前一工频周期内的电流谐波含量。
3.如权利要求1所述的电弧故障的诊断方法，其特征在于，
所述根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻的步骤包括：
获取等间隔采样得到的连续三个所述电气信号；
判断所述电气信号是否满足第一扰动判据，所述第一扰动判据为：
|2Fn(k+1)-Fnk-Fn(k+2)-2Fn(k+1)α|＞2kk|Fn(k+1)|α+ε
其中，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，Fn(k+1)为第n个采样周期第k+1个采样点的实时采样值，Fn(k+2)为第n个采样周期第k+2个采样点的实时采样值，α＝1-cos(-Δφ)＞0，
Figure FDA0003083968090000021
为等间隔采样间隔角度，可靠系数kk≥1，0＜ε＜1；
若所述电气信号满足所述扰动判据，则确定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
4.如权利要求3所述的电弧故障的诊断方法，其特征在于，所述根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻的步骤之后还包括：
判断所述电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，所述第二扰动判据为：|Fnk-F(n-1)k|≥k1FN，
其中，|Fnk-F(n-1)k|为所述相对变化增量，k1为相对增量判定灵敏系数，且k1＜0.3，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，F(n-1)k为在第n-1个采样周期第k个采样点的实时采样值，FN为所述交流串联回路中的所述电气信号的额定参量；
若所述相对变化增量满足所述第二扰动判据，则核定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
5.如权利要求1所述的电弧故障的诊断方法，其特征在于，
所述根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障之前还包括：
计算电压变化增量和电流变化增量，其中，所述电压变化增量的计算公式为：
Figure FDA0003083968090000022
其中，ΔUn-(n-1)为所述电压变化增量，所述K为每个工频周期的采样点数，所述unk为第n个工频周期的电压有效值，所述u(n-1)k为第n-1个工频周期的电压有效值，所述n为大于0的整数，所述K为大于0的整数；
所述电流变化增量的计算公式为：
Figure FDA0003083968090000031
所述ΔIn-(n-1)为所述电流变化增量，所述ink为第n个工频周期的电流有效值，所述i(n-1)k为第n-1个工频周期的电流有效值，
根据所述电压变化增量和所述电流变化增量得到功率变化增量，其中，所述功率变化增量的计算公式为：
Figure FDA0003083968090000032
所述ΔPn-(n-1)为所述功率变化增量。
6.如权利要求1-5任一项所述的电弧故障的诊断方法，其特征在于，
若根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定发生电弧故障，则所述诊断方法还包括：
生成所述交流串联回路的断开指令；
根据所述断开指令控制所述交流串联回路断开。
7.一种电弧故障的诊断***，其特征在于，所述诊断***包括：
电气信号获取模块，用于获取交流串联回路的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；
扰动时刻确定模块，用于根据所述电气信号确定信号扰动起始时刻；
判断模块，用于根据所述信号扰动起始时刻及预设融合判据确定是否发生电弧故障，所述预设融合判据包括电流有效值判据、电流波形变化判据、电流变化增量单调性判据、功率变化增量单调性判据、电流谐波判据及电压谐波判据。
8.如权利要求7所述的电弧故障的诊断***，其特征在于，
所述电流有效值判据包括：所述电流有效值大于零且不大于额定电流的1.2倍；
所述电流波形变化判据包括：在每一个工频周期内，至少有1/4数量比例的电流采样值的扰动幅度超过预设扰动阈值；
所述电流变化增量单调性判据包括：所述电流变化增量单调性无规则；
所述功率变化增量单调性判据包括：所述功率变化增量单调性无规则；
所述电压谐波判据包括：第一电压谐波含量与第二电压谐波含量的差值不小于电压谐波阈值，所述第一电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻后一工频周期内的电压谐波含量，所述第二电压谐波含量为所述电压扰动起始时刻前一工频周期内的电压谐波含量；
所述电流谐波判据包括：第一电流谐波含量与第二电流谐波含量的差值不小于电流谐波阈值，所述第一电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻后一工频周期内的电流谐波含量，所述第二电流谐波含量为所述电流扰动起始时刻前一工频周期内的电流谐波含量。
9.如权利要求7所述的电弧故障的诊断***，其特征在于，
所述扰动时刻确定模块用于：
获取等间隔采样得到的连续三个所述电气信号；
判断所述电气信号是否满足第一扰动判据，所述第一扰动判据为：
|2Fn(k+1)-Fnk-Fn(k+2)-2Fn(k+1)α|＞2kk|Fn(k+1)|α+ε
其中，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，Fn(k+1)为第n个采样周期第k+1个采样点的实时采样值，Fn(k+2)为第n个采样周期第k+2个采样点的实时采样值，α＝1-cos(-Δφ)＞0，
Figure FDA0003083968090000041
为等间隔采样间隔角度，可靠系数kk≥1，0＜ε＜1；
若所述电气信号满足所述扰动判据，则确定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
10.如权利要求9所述的电弧故障的诊断***，其特征在于，所述诊断***还包括核定模块，用于判断所述电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，所述第二扰动判据为：|Fnk-F(n-1)k|≥k1FN，
其中，|Fnk-F(n-1)k|为所述相对变化增量，k1为相对增量判定灵敏系数，且k1＜0.3，Fnk为第n个采样周期第k个采样点的实时采样值，F(n-1)k为在第n-1个采样周期第k个采样点的实时采样值，FN为所述交流串联回路中的所述电气信号的额定参量；
若所述相对变化增量满足所述第二扰动判据，则核定第k个采样点为所述信号扰动起始时刻。
11.如权利要求7所述的电弧故障的诊断***，其特征在于，所述诊断***还包括增量计算模块，所述增量计算模块用于计算电压变化增量和电流变化增量，其中，所述电压变化增量的计算公式为：
Figure FDA0003083968090000051
其中，ΔUn-(n-1)为所述电压变化增量，所述K为每个工频周期的采样点数，所述unk为第n个工频周期的电压有效值，所述u(n-1)k为第n-1个工频周期的电压有效值，所述n为大于0的整数，所述K为大于0的整数；
所述电流变化增量的计算公式为：
Figure FDA0003083968090000052
所述ΔIn-(n-1)为所述电流变化增量，所述ink为第n个工频周期的电流有效值，所述i(n-1)k为第n-1个工频周期的电流有效值，
所述增量计算模块还用于根据所述电压变化增量和所述电流变化增量得到功率变化增量，其中，所述功率变化增量的计算公式为：
Figure FDA0003083968090000053
所述ΔPn-(n-1)为所述功率变化增量。
12.如权利要求7-11任一项所述的电弧故障的诊断***，其特征在于，所述诊断***还包括指令生成模块及控制模块；
所述指令生成模块用于生成所述交流串联回路的断开指令；
所述控制模块用于根据所述断开指令控制所述交流串联回路断开。
13.一种断路器，所述断路器串联在所述交流串联回路中，其特征在于，所述断路器包括如权利要求7-12任一项所述的诊断***。
14.一种电子设备，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，所述处理器执行计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述的电弧故障的诊断方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的电弧故障的诊断方法的步骤。
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