Метод распознавания последовательного дугового пробоя в низковольной сети
Ключевые слова:
короткие замыкания, электрическая дуга, последовательный дуговой пробой, высшие гармонические составляющие тока, оконное преобразование Фурье, устройства защиты от дугового пробоя
Аннотация
Рассмотрена проблема защиты низковольтных электрических сетей от дуговых пробоев, не распознаваемых широко распространенными средствами защиты: автоматическими выключателями и УЗО. Описаны существующие методы, на которых основано действие устройств защиты от дугового пробоя (УЗДП). На основании экспериментальных исследований определены критерии распознавания наличия пробоя в сети, базирующиеся на увеличении уровня и размаха колебаний амплитуд низкочастотных четных гармоник.
Литература
1. Siemens 5SM6 AFD Units. Tecnol. Primer [Электрон. ресурс] https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:d8eedd48f65bce75615cabcc29ccfa5b19b85cfc/technikfibel-brandschutz-en.pdf (дата обращения 01.07.2023).
2. Елизаров В.А., Елизаров К.А., Рубцов В.П. Исследование гармонического состава тока в трехфазной электрической цепи с дугой // Электричество. 2013. № 3. С. 40—47.
3. Кайгородов Ю.М. Математическое моделирование коронного разряда // Вестник Кузбасского гос. техн. ун-та. 2010. № 1(77). С. 120—122.
4. Мельникова Н.В., Самусенко А.В., Сафронова Ю.Ф. Униполярная модель отрицательного коронного разряда: сравнение рассчитанных и экспериментальных вольт-амперных характеристик в системе электродов сфера— плоскость // Журнал технической физики. 2017. Т. 87(8). С. 1123—1126.
5. ГОСТ IEC 62606—2016. Устройства защиты бытового и аналогичного назначения при дуговом пробое. Общие требования.
6. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Characteristics of Series and Parallel Low Current Arc Faults in the Time and Frequency Domain // Proc. 56th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Charleston, 2010. Pp. 1—7.
7. Пат. № 2484487 РФ. Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле / Дютойа М., Мазо Ж., Власик К. // Бюл. изобрет. 2013. № 16.
8. Пат. № 2015152791 РФ. Буфер для принятия решения об отключении при адаптивном обнаружении дугового короткого замыкания / Шредер Д.Д. // Бюл. изобрет. 2017. № 22.
9. Pat. No. 201810428564 PR China. Fault arc Detection Method, Device and System / Song Dechao, Chen Chong, Yang Saisai.
10. Королев И.В., Кондратьева О.Е., Валуев В.П., Локтионов О.А. Анализ целесообразности применения устройств обнаружения дугового пробоя для комплексной защиты от пожаров, вызванных неисправностями электрооборудования // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 2(47). С. 128—131.
11. Yang K. e. a. Series Arc Fault Detection Algorithm Based on Autoregressive Bispectrum Analysis // Algorithms. 2015. V. 8(4). Pp. 929—950.
12. Hadziefendic N., Kostic M., Radakovic Z. Detection of Series Arcing in Low‐voltage Electrical Installations // European Trans. Electrical Power. 2009. V. 19(3). Pp. 423—432.
13. Притулкин А.А. Анализ публикаций по способам и устройствам ликвидации аварийных дуговых разрядов в авиационных сетях переменного тока // Практическая силовая электроника. 2019. № 4(76). С. 9—16.
14. Lin J., Luan W., Liu B. A Novel Non-intrusive Arc Fault Detection Method for Low-voltage Customers — Engineering // Proc. VI Asia Conf. Power and Electrical Eng. Chongqing, 2021. Pp. 84—88.
15. Pat. No. 102016000929151 PR China. Test Procedure for the Arc Protection Device Based on a Real-time Digital Simulation System / Yang Hontao e. a.
16. Artale G. e. a. A Set of Indicators for Arc Faults Detection Based on Low Frequency Harmonic Analysis // Proc. IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf. 2016. Pp. 1183—1188.
17. Gudozhnikov A., Tibryaev M., Rashevskaya M. Studying the Arc Fault Characteristics in Low-voltage Distribution Networks // Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. 2021. Pp. 293—297.
18. Янченко С.А., Рашевская М.А., Гудожников А.С., Куликов А.И. Определение характерных признаков дугового пробоя в распределительных сетях низкого напряжения // Промышленная энергетика. 2022. № 8. C. 12—21.
19. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Artificial Low Current Arc Fault for Pattern Recognition in Low Voltage Switchgear // Proc. 55th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Vancouver, 2009. Pp. 15—21.
20. Zhang Z., Nie Y., Lee W. Approach of Voltage Characteristics Modeling for Medium-low Voltage Arc Fault in Short Gaps // IEEE Trans. Industry Appl. 2019. V. 55(3). Pp. 2281—2289.
---
Для цитирования: Рашевская М.А., Куликов А.И., Дубинин Д.В., Кутейников П.Д. Метод распознавания последовательного дугового пробоя в низковольной сети // Вестник МЭИ. 2024. № 2. С. 47—54. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-47-54
#
1. Siemens 5SM6 AFD Units. Tecnol. Primer [Elektron. Resurs] https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:d8eedd48f65bce75615cabcc29ccfa5b19b85cfc/technikfibel-brandschutz-en.pdf (Data Obrashcheniya 01.07.2023).
2. Elizarov V.A., Elizarov K.A., Rubtsov V.P. Issledovanie Garmonicheskogo Sostava Toka v Trekhfaznoy Elektricheskoy Tsepi s Dugoy. Elektrichestvo. 2013;3:40—47. (in Russian).
3. Kaygorodov Yu.M. Matematicheskoe Modelirovanie Koronnogo Razryada. Vestnik Kuzbasskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2010;1(77):120—122. (in Russian).
4. Mel'nikova N.V., Samusenko A.V., Safronova Yu.F. Unipolyarnaya Model' Otritsatel'nogo Koronnogo Razryada: Sravnenie Rasschitannykh i Eksperimental'nykh Vol't-ampernykh Kharakteristik v Sisteme Elektrodov Sfera— Ploskost'. Zhurnal Tekhnicheskoy Fiziki. 2017;87(8):1123—1126. (in Russian).
5. GOST IEC 62606—2016. Ustroystva Zashchity Bytovogo i Analogichnogo Naznacheniya pri Dugovom Proboe. Obshchie Trebovaniya. (in Russian).
6. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Characteristics of Series and Parallel Low Current Arc Faults in the Time and Frequency Domain. Proc. 56th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Charleston, 2010:1—7.
7. Pat № 2484487 RF. Sposob i Ustroystvo dlya Opredeleniya Poyavleniya Elektricheskoy Dugi na, po Men'shey Mere, Odnom Elektricheskom Kabele. Dyutoya M., Mazo Zh., Vlasik K. Byul. Izobret. 2013;16. (in Russian).
8. Pat № 2015152791 RF. Bufer dlya Prinyatiya Resheniya ob Otklyuchenii pri Adaptivnom Obnaruzhenii Dugovogo Korotkogo Zamykaniya. Shreder D.D. Byul. Izobret. 2017;22. (in Russian).
9. Pat. No. 201810428564 PR China. Fault arc Detection Method, Device and System. Song Dechao, Chen Chong, Yang Saisai.
10. Korolev I.V., Kondrat'eva O.E., Valuev V.P., Loktionov O.A. Analiz Tselesoobraznosti Primeneniya Ustroystv Obnaruzheniya Dugovogo Proboya dlya Kompleksnoy Zashchity ot Pozharov, Vyzvannykh Neispravnostyami Elektrooborudovaniya. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2018;2(47):128—131. (in Russian).
11. Yang K. e. a. Series Arc Fault Detection Algorithm Based on Autoregressive Bispectrum Analysis. Algorithms. 2015;8(4):929—950.
12. Hadziefendic N., Kostic M., Radakovic Z. Detection of Series Arcing in Low‐voltage Electrical Installations. European Trans. Electrical Power. 2009;19(3):423—432.
13. Pritulkin A.A. Analiz Publikatsiy po Sposobam i Ustroystvam Likvidatsii Avariynykh Dugovykh Razryadov v Aviatsionnykh Setyakh Peremennogo Toka. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2019;4(76):9—16. (in Russian).
14. Lin J., Luan W., Liu B. A Novel Non-intrusive Arc Fault Detection Method for Low-voltage Customers — Engineering. Proc. VI Asia Conf. Power and Electrical Eng. Chongqing, 2021:84—88.
15. Pat. No. 102016000929151 PR China. Test Procedure for the Arc Protection Device Based on a Real-time Digital Simulation System. Yang Hontao e. a.
16. Artale G. e. a. A Set of Indicators for Arc Faults Detection Based on Low Frequency Harmonic Analysis. Proc. IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf. 2016:1183—1188.
17. Gudozhnikov A., Tibryaev M., Rashevskaya M. Studying the Arc Fault Characteristics in Low-voltage Distribution Networks. Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. 2021:293—297.
18. YAnchenko S.A., Rashevskaya M.A., Gudozhnikov A.S., Kulikov A.I. Opredelenie Kharakternykh Priznakov Dugovogo Proboya v Raspredelitel'nykh Setyakh Nizkogo Napryazheniya. Promyshlennaya Energetika. 2022;8:12—21. (in Russian).
19. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Artificial Low Current Arc Fault for Pattern Recognition in Low Voltage Switchgear. Proc. 55th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Vancouver, 2009:15—21.
20. Zhang Z., Nie Y., Lee W. Approach of Voltage Characteristics Modeling for Medium-low Voltage Arc Fault in Short Gaps. IEEE Trans. Industry Appl. 2019;55(3):2281—2289
---
For citation: Rashevskaya M.A., Kulikov A.I., Dubinin D.V., Kuteynikov P.D. A Method for Recognizing a Series Arc Fault in a Low-voltage Network. Bulletin of MPEI. 2024;2:47—54. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-47-54
2. Елизаров В.А., Елизаров К.А., Рубцов В.П. Исследование гармонического состава тока в трехфазной электрической цепи с дугой // Электричество. 2013. № 3. С. 40—47.
3. Кайгородов Ю.М. Математическое моделирование коронного разряда // Вестник Кузбасского гос. техн. ун-та. 2010. № 1(77). С. 120—122.
4. Мельникова Н.В., Самусенко А.В., Сафронова Ю.Ф. Униполярная модель отрицательного коронного разряда: сравнение рассчитанных и экспериментальных вольт-амперных характеристик в системе электродов сфера— плоскость // Журнал технической физики. 2017. Т. 87(8). С. 1123—1126.
5. ГОСТ IEC 62606—2016. Устройства защиты бытового и аналогичного назначения при дуговом пробое. Общие требования.
6. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Characteristics of Series and Parallel Low Current Arc Faults in the Time and Frequency Domain // Proc. 56th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Charleston, 2010. Pp. 1—7.
7. Пат. № 2484487 РФ. Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле / Дютойа М., Мазо Ж., Власик К. // Бюл. изобрет. 2013. № 16.
8. Пат. № 2015152791 РФ. Буфер для принятия решения об отключении при адаптивном обнаружении дугового короткого замыкания / Шредер Д.Д. // Бюл. изобрет. 2017. № 22.
9. Pat. No. 201810428564 PR China. Fault arc Detection Method, Device and System / Song Dechao, Chen Chong, Yang Saisai.
10. Королев И.В., Кондратьева О.Е., Валуев В.П., Локтионов О.А. Анализ целесообразности применения устройств обнаружения дугового пробоя для комплексной защиты от пожаров, вызванных неисправностями электрооборудования // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 2(47). С. 128—131.
11. Yang K. e. a. Series Arc Fault Detection Algorithm Based on Autoregressive Bispectrum Analysis // Algorithms. 2015. V. 8(4). Pp. 929—950.
12. Hadziefendic N., Kostic M., Radakovic Z. Detection of Series Arcing in Low‐voltage Electrical Installations // European Trans. Electrical Power. 2009. V. 19(3). Pp. 423—432.
13. Притулкин А.А. Анализ публикаций по способам и устройствам ликвидации аварийных дуговых разрядов в авиационных сетях переменного тока // Практическая силовая электроника. 2019. № 4(76). С. 9—16.
14. Lin J., Luan W., Liu B. A Novel Non-intrusive Arc Fault Detection Method for Low-voltage Customers — Engineering // Proc. VI Asia Conf. Power and Electrical Eng. Chongqing, 2021. Pp. 84—88.
15. Pat. No. 102016000929151 PR China. Test Procedure for the Arc Protection Device Based on a Real-time Digital Simulation System / Yang Hontao e. a.
16. Artale G. e. a. A Set of Indicators for Arc Faults Detection Based on Low Frequency Harmonic Analysis // Proc. IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf. 2016. Pp. 1183—1188.
17. Gudozhnikov A., Tibryaev M., Rashevskaya M. Studying the Arc Fault Characteristics in Low-voltage Distribution Networks // Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. 2021. Pp. 293—297.
18. Янченко С.А., Рашевская М.А., Гудожников А.С., Куликов А.И. Определение характерных признаков дугового пробоя в распределительных сетях низкого напряжения // Промышленная энергетика. 2022. № 8. C. 12—21.
19. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Artificial Low Current Arc Fault for Pattern Recognition in Low Voltage Switchgear // Proc. 55th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Vancouver, 2009. Pp. 15—21.
20. Zhang Z., Nie Y., Lee W. Approach of Voltage Characteristics Modeling for Medium-low Voltage Arc Fault in Short Gaps // IEEE Trans. Industry Appl. 2019. V. 55(3). Pp. 2281—2289.
---
Для цитирования: Рашевская М.А., Куликов А.И., Дубинин Д.В., Кутейников П.Д. Метод распознавания последовательного дугового пробоя в низковольной сети // Вестник МЭИ. 2024. № 2. С. 47—54. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-47-54
#
1. Siemens 5SM6 AFD Units. Tecnol. Primer [Elektron. Resurs] https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:d8eedd48f65bce75615cabcc29ccfa5b19b85cfc/technikfibel-brandschutz-en.pdf (Data Obrashcheniya 01.07.2023).
2. Elizarov V.A., Elizarov K.A., Rubtsov V.P. Issledovanie Garmonicheskogo Sostava Toka v Trekhfaznoy Elektricheskoy Tsepi s Dugoy. Elektrichestvo. 2013;3:40—47. (in Russian).
3. Kaygorodov Yu.M. Matematicheskoe Modelirovanie Koronnogo Razryada. Vestnik Kuzbasskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2010;1(77):120—122. (in Russian).
4. Mel'nikova N.V., Samusenko A.V., Safronova Yu.F. Unipolyarnaya Model' Otritsatel'nogo Koronnogo Razryada: Sravnenie Rasschitannykh i Eksperimental'nykh Vol't-ampernykh Kharakteristik v Sisteme Elektrodov Sfera— Ploskost'. Zhurnal Tekhnicheskoy Fiziki. 2017;87(8):1123—1126. (in Russian).
5. GOST IEC 62606—2016. Ustroystva Zashchity Bytovogo i Analogichnogo Naznacheniya pri Dugovom Proboe. Obshchie Trebovaniya. (in Russian).
6. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Characteristics of Series and Parallel Low Current Arc Faults in the Time and Frequency Domain. Proc. 56th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Charleston, 2010:1—7.
7. Pat № 2484487 RF. Sposob i Ustroystvo dlya Opredeleniya Poyavleniya Elektricheskoy Dugi na, po Men'shey Mere, Odnom Elektricheskom Kabele. Dyutoya M., Mazo Zh., Vlasik K. Byul. Izobret. 2013;16. (in Russian).
8. Pat № 2015152791 RF. Bufer dlya Prinyatiya Resheniya ob Otklyuchenii pri Adaptivnom Obnaruzhenii Dugovogo Korotkogo Zamykaniya. Shreder D.D. Byul. Izobret. 2017;22. (in Russian).
9. Pat. No. 201810428564 PR China. Fault arc Detection Method, Device and System. Song Dechao, Chen Chong, Yang Saisai.
10. Korolev I.V., Kondrat'eva O.E., Valuev V.P., Loktionov O.A. Analiz Tselesoobraznosti Primeneniya Ustroystv Obnaruzheniya Dugovogo Proboya dlya Kompleksnoy Zashchity ot Pozharov, Vyzvannykh Neispravnostyami Elektrooborudovaniya. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2018;2(47):128—131. (in Russian).
11. Yang K. e. a. Series Arc Fault Detection Algorithm Based on Autoregressive Bispectrum Analysis. Algorithms. 2015;8(4):929—950.
12. Hadziefendic N., Kostic M., Radakovic Z. Detection of Series Arcing in Low‐voltage Electrical Installations. European Trans. Electrical Power. 2009;19(3):423—432.
13. Pritulkin A.A. Analiz Publikatsiy po Sposobam i Ustroystvam Likvidatsii Avariynykh Dugovykh Razryadov v Aviatsionnykh Setyakh Peremennogo Toka. Prakticheskaya Silovaya Elektronika. 2019;4(76):9—16. (in Russian).
14. Lin J., Luan W., Liu B. A Novel Non-intrusive Arc Fault Detection Method for Low-voltage Customers — Engineering. Proc. VI Asia Conf. Power and Electrical Eng. Chongqing, 2021:84—88.
15. Pat. No. 102016000929151 PR China. Test Procedure for the Arc Protection Device Based on a Real-time Digital Simulation System. Yang Hontao e. a.
16. Artale G. e. a. A Set of Indicators for Arc Faults Detection Based on Low Frequency Harmonic Analysis. Proc. IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf. 2016:1183—1188.
17. Gudozhnikov A., Tibryaev M., Rashevskaya M. Studying the Arc Fault Characteristics in Low-voltage Distribution Networks. Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. 2021:293—297.
18. YAnchenko S.A., Rashevskaya M.A., Gudozhnikov A.S., Kulikov A.I. Opredelenie Kharakternykh Priznakov Dugovogo Proboya v Raspredelitel'nykh Setyakh Nizkogo Napryazheniya. Promyshlennaya Energetika. 2022;8:12—21. (in Russian).
19. Muller P., Tenbohlen S., Maier R., Anheuser M. Artificial Low Current Arc Fault for Pattern Recognition in Low Voltage Switchgear. Proc. 55th IEEE Holm Conf. Electrical Contacts. Vancouver, 2009:15—21.
20. Zhang Z., Nie Y., Lee W. Approach of Voltage Characteristics Modeling for Medium-low Voltage Arc Fault in Short Gaps. IEEE Trans. Industry Appl. 2019;55(3):2281—2289
---
For citation: Rashevskaya M.A., Kulikov A.I., Dubinin D.V., Kuteynikov P.D. A Method for Recognizing a Series Arc Fault in a Low-voltage Network. Bulletin of MPEI. 2024;2:47—54. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-47-54
Опубликован
2023-12-21
Выпуск
Раздел
Электротехнические комплексы и системы (технические науки) (2.4.2)
