一般包括住宅內電氣控制線路和設備,在長時間過負荷進行運行或不良影響電氣系統(tǒng)連接等情況下,電線的絕緣層會出現(xiàn)不同老化或破損,造成絕緣效果可以降低,可能沒有發(fā)生一些故障電弧。用電線路問題發(fā)生故障電弧時,負荷電流通過一般會很小,但燃燒的電弧溫度卻可達幾千度,可引燃周圍的物質,從而能夠引起我們電氣火災。故障電弧已經(jīng)發(fā)展成為我國電氣火災的重要誘因之一。

電弧故障斷路器(AFDD)是一種新型的電力線路保護技術，其主要功能是在發(fā)生電弧時及時斷開線路以避免發(fā)生電氣火災，在配電線路終端安裝電弧故障斷路器是及時檢測電弧并切斷電路，減少電弧引起的電氣火災損失的有效措施。然而，目前電力系統(tǒng)中廣泛使用的傳統(tǒng)斷路器，尤其是低壓配電網(wǎng)中的斷路器，大多不具備電弧故障檢測功能。

本文研究了電弧故障檢測技術，設計了適合我國低壓配電系統(tǒng)環(huán)境的電弧故障斷路器。 本文的主要工作包括：

介紹了故障斷路器研究的背景、現(xiàn)狀和發(fā)展前景，從物理和電路理論的角度闡述了電弧形成的基本原因和過程，并對基本電弧電路進行了動態(tài)電路分析。

根據(jù)美國UL1699標準，搭建故障電弧模擬實驗平臺，進行故障電弧實驗，采集故障電弧電流和零序電流信號數(shù)據(jù)，建立故障電弧數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫中的故障電弧數(shù)據(jù)進行詳細分析，挖掘故障電弧信號的典型特征。通過對故障電弧電流信號的分析，總結出故障電弧電流信號在時域中的典型特征，如電流過零現(xiàn)象、電流過零后電流突變、峰值附近的高頻諧波、連續(xù)周期性破壞、波形不對稱等。同時，對故障電弧零序電流信號的特征進行了討論和分析。

比較系統(tǒng)故障電弧線電流控制信號的頻域數(shù)據(jù)分析和小波分析研究方法,得出“小波分析教學方法我們可以通過更加科學有效信息提取故障電弧線電流突變和波動的特征、實現(xiàn)時域和頻域同時發(fā)展定位,體現(xiàn)故障電弧電流中包含的高頻諧波”的結論,提出一種基于線電流提升小波分析的故障電弧檢測工作方法。

采用結合線電流時域典型特征檢測和線電流提升小波分析的故障弧綜合檢測方法，基于嵌入式系統(tǒng)技術，設計了低壓交流配電系統(tǒng)AFCI產(chǎn)品的實現(xiàn)方案，完成了AFCI產(chǎn)品樣品的硬件和軟件設計。設計的AFCI產(chǎn)品的樣品根據(jù)UL1699標準進行了測試，特別是對于多重負載的錯位試驗實驗。實驗結果表明，該設計達到了預期的目標，AFCI產(chǎn)品樣品可以快速切斷低壓配電線故障弧，有效減少AFCI的誤作用。