基于电磁辐射时延估计的串联光伏直流电弧故障定位方法

作     者：王尧 马桐桐 赵宇初 朱晨 邢云琪 Wang Yao;Ma Tongtong;Zhao Yuchu;Zhu Chen;Xing Yunqi

作者机构：省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)天津300130 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300130 国网北京市电力公司北京100031 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2023年第38卷第8期

页      面：2233-2243页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51977059) 河北省自然科学基金(E2020202204) 特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学)开放基金(KFKT202003)资助项目 

主　　题：光伏系统 串联直流电弧故障定位 Vivaldi宽带天线 广义互相关时延估计 

摘      要：串联直流电弧故障是光伏系统电气火灾的主要诱因,在系统运维中不仅需要识别电弧故障,更需要确定电弧故障的发生位置。针对光伏串联直流电弧故障定位问题,该文提出一种基于电弧电磁辐射信号广义互相关时延估计的故障定位方法。搭建光伏串联直流电弧故障定位试验平台,分析光伏串联直流电弧电磁辐射信号特性,其在电弧产生初期具有明显的脉冲变化特征,且电弧电磁辐射信号强度与电流变化率成正比。通过对比分析,选取性能较为均衡的Vivaldi天线进行电弧电磁辐射信号测量,其带宽为100 MHz~1 GHz。采用4根天线构成的Vivaldi天线阵列进行电弧故障定位,其天线分别位于棱长1 m的正三棱锥顶点。利用最大似然加权算法进行广义互相关时延估计的加权处理,减少信号噪声影响;同时用最小二乘法进行电弧电磁辐射信号互相关频谱峰值拟合,从而减小频谱计算中栅栏效应的影响。试验结果表明,所提方法的定位误差在15%以内,为基于电弧电磁辐射的故障定位策略应用提供了依据。