近几年来,由于低压直流用电设备迅速增加以及分布式能源增多,直流供电在配电网中的应用日益广泛

。直流供电相较于交流供电具有能量损耗小、供电效率高、线路造价低等优势,广泛应用于大型数据中心、电动汽车、航天飞机、电气化船舶等领域

。然而,在直流配电网中,由于其导线截面较小、机械强度较低、线路绝缘水平较低等原因,极易在系统运行过程中出现绝缘损坏、线路老化和导线断裂,进而导致直流电弧的产生

。直流电弧没有电流过零点,无法自行熄灭,故障电弧持续燃烧可能会引发火灾、爆炸事故,对设备和系统的稳定运行和操作人员的人身安全构成威胁

。因此,研究直流电弧故障特性及其检测方法对低压直流设备和系统的安全稳定运行至关重要。

国内外学者针对低压直流系统中的电弧故障检测方法进行了大量研究

。Wang等利用高频正弦信号的主动注入直流母线来检测直流电弧,但是主动注入谐波可能会对系统的正常运行造成影响

。Wilkinson使用基于霍尔效应的环形电流传感器来检测电路中潜在的电弧故障,可以实现电弧的准确检测

。Park等利用光伏系统自带的差分功率处理结构检测直流电弧,该方法不需要额外的传感器

。研究人员通过对直流电弧电信号数据的研究和处理,提取出不同的电弧特征参量

。Li等将线路电流和供电电压作为电弧故障的特征参量检测直流电弧

。Ahmadi等利用电压、电流等可测量量的协方差矩阵的特征向量作为检测算法的特征参量