基于电容辅助阻抗调形的低压直流系统增强型直流串弧故障检测技术

《IEEE Access》：Enhanced DC Series Arc-Fault Detection in LVDC Systems with Capacitor-Assisted Impedance Shaping

　　

摘要：

直流电网可以通过减少直流能源与负载之间的转换环节来实现高功率转换效率。然而，随着系统复杂性的增加，直流配电系统会因电力电缆损坏和连接器松动而出现串联电弧故障，这可能会引发火灾隐患。与交流电网不同，直流电网没有自然的电流和电压零点交叉，这使得电弧故障的检测更为复杂。本文研究了在具有辅助直流链路/馈线电容以用于阻抗整形的低压直流系统中进行串联电弧故障检测的方法。所提出的电容辅助阻抗整形技术能够增大电弧引起的电流变化幅度，并增强线路电流的频谱变化，从而便于基于FFT的检测器识别直流串联电弧故障。文章分析了其工作原理，为这类低压直流系统提供了基于电容的阻抗整形设计准则。此外，还有一种混合检测器结合时域和频域分析方法来检测直流串联电弧故障，该方法利用了直流和交流成分的电弧特性。在30千瓦的实验室低压直流测试平台上对所提出的结构和检测算法进行了实验验证。