网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

长沙理工大学用电安全与电力气象灾害课题组提出一种基于时域信号超分辨率的串联电弧检测方法

0
分享至

阅读提示:本文约 1600 字


导语

串联电弧故障是电气火灾的主要元凶之一,一般基于高频电流分析可以检测串联电弧。但工程现场常用的开口式电流互感器采样率有限,高频特征信号难以捕捉,导致传统检测方法频频失效。

长沙理工大学用电安全与电力气象灾害防护课题组提出一种基于时域信号超分辨率的检测思路——用算法把低分辨率数据“算”成高分辨率,让原本模糊的电弧波形变得清晰可辨,检测精度因此大幅提升,有效提升了工程现场串联电弧故障的检测能力。

研究背景

串联电弧故障占电气火灾总数的30%以上,串联电弧串联在负载回路中,其电流夹杂在正常负荷电流之中,而负荷电流本身存在波动,加之电弧具有间歇性、随机性等特征,传统保护装置难以有效识别。

现有检测方法大多依赖从电流信号中提取高频特征,这要求使用高性能闭口式电流互感器(采样率需达100kHz及以上)。但在实际工程中,受不停电安装条件的限制,现场只能采用采样率受限的开口式电流互感器(一般不超过25kHz),高频特征信号难以获取,导致检测精度严重不足。

论文所解决的问题及意义

针对实际工程中开口式电流互感器采样率受限导致高频特征信号丢失(如图1所示),能量分布模糊,无法准确还原电弧故障的高频特征从而精确识别电弧故障,导致传统检测算法精度严重不足这一问题,本文提出一种基于时域信号超分辨率的串联电弧检测方法。

在不改变现场已装设的开口式电流互感器及其低采样率硬件条件的前提下,仅通过算法实现对低采样信号高频特征的精准重建,提升了不停电安装场景下的电弧检测能力。这为串联电弧故障检测在工程中的大规模部署提供了一条切实可行的技术路径。


图1 部分常用负载串联电弧时双通道FFT分析

(通道AI1为50kHz采样率,通道AI2为25kHz采样率)

论文方法及创新点

为实现对低采样信号高频特征的精准重建,本文提出DCTF-GAN双域协同超分辨架构。

TimeGAN虽能有效学习时间序列的长期依赖和动态特征,但其核心设计侧重于时域动态模式的重建与生成,对信号频域特性的精细刻画能力不足。

本文在TimeGAN基础上,设计了并联双路径架构(如图2所示),时域路径用LSTM捕捉电流信号的长时序依赖关系,频域路径用一维卷积提取局部频域特征,两条路径并行处理,确保时域和频域信息都得到精准重建。利用跨模态注意力融合机制对齐时域与频域特征,以时域查询向量与频域键向量交互建模,动态突出电弧高频突变区域(起弧/熄弧瞬间),将频域特征注入时域主干。增加对数频谱能量匹配损失和专门评估频域真实性的判别器,解决传统方法重时域、轻频域的缺陷。


图2 改进生成器示意图

结论

基于TimeGAN的双域协同超分辨与深度检测一体化方案,引入时频双路径生成网络和跨模态注意力机制,实现了对低采样信号高频特征的精准重建,显著提升了便携设备下的电弧检测能力。配合RNN-Transformer 检测模型,实现了仅用低采样率数据也能获得接近高采样水平的电弧检测准确率,为低采样率条件下的串联电弧故障检测提供了新的方法支撑。

团队介绍


长沙理工大学用电安全与电力气象灾害课题组,由苏盛教授等老师与30余位博士、硕士研究生组成。团队成员主持完成国家自然科学基金项目2项、湖南省重点研发课题及博士后特别资助课题等省部级项目6项;承担电气火灾、间歇性漏电故障定位及洪涝灾害防护等领域课题。发表学术论文200余篇;授权发明专利29项;参与获得国家技术发明二等奖1项,省部级技术发明一等奖3项和湖南省科技创新团队奖。


杨天鹏

硕士研究生,研究方向为低压配电网串联电弧故障检测。


李彬

博士,讲师,硕士生导师,研究方向为低压用电安全。

本工作成果发表在2026年第13期《电工技术学报》,论文标题为"基于时域信号超分辨率的串联电弧检测方法"。本课题得到国家自然科学智能电网联合基金项目和中国南方电网有限责任公司科技项目资助。

引用本文

杨天鹏, 龙葵, 李秋惠, 牟炜淇, 李彬. 基于时域信号超分辨率的串联电弧检测方法[J]. 电工技术学报, 2026, 41(13): 4554-4568. Yang Tianpeng, Long Kui, Li Qiuhui, Mou Weiqi, Li Bin. Series Arc Fault Detection Method Based on Time-Domain Signal Super-Resolution. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(13): 4554-4568.



特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
曹德旺当年反对女儿嫁给厦大高材生,理由只有一句:他太优秀了!14年后,这个女婿拿到的不是聘书,而是福耀的一份重任

曹德旺当年反对女儿嫁给厦大高材生,理由只有一句:他太优秀了!14年后,这个女婿拿到的不是聘书,而是福耀的一份重任

背包旅行
2026-09-03 15:48:21
如果再这样下去,央国企很可能会出问题的

如果再这样下去,央国企很可能会出问题的

零洛浮华
2026-11-04 02:53:35
法国突然向伊朗发难

法国突然向伊朗发难

陆弃
2026-11-10 11:00:20
袁腾飞去了美国,梁宏达去了加拿大?

袁腾飞去了美国,梁宏达去了加拿大?

十柱
2026-09-06 12:32:39
1992年叶利钦首次访华,国宴上喝下一斤茅台,随行人员之后透露:启程回国前他在钓鱼台哭了半小时

1992年叶利钦首次访华,国宴上喝下一斤茅台,随行人员之后透露:启程回国前他在钓鱼台哭了半小时

磊子讲史
2026-11-11 10:20:58
一位保姆在向太家干了38年,退休时交出一本旧圣经,里面夹着她这些年捡到的所有东西。她说“还了才是我的”,向太当场愣住

一位保姆在向太家干了38年,退休时交出一本旧圣经,里面夹着她这些年捡到的所有东西。她说“还了才是我的”,向太当场愣住

人生录
2026-10-26 00:10:11
字母哥轰30+10迎里程碑!彼得森25+5难阻9连败,83分先生全场8中1

字母哥轰30+10迎里程碑!彼得森25+5难阻9连败,83分先生全场8中1

阿成嘞
2026-11-11 12:44:45
央视不再打码!攻击-11机身细节公开,网友第一反应是轰-20

央视不再打码!攻击-11机身细节公开,网友第一反应是轰-20

装甲铲史官
2026-11-10 11:47:08
李德是唯一走完长征的西方人,1939 年匆匆告别延安,此后终身不曾再踏足中国,这背后究竟藏着怎样的抉择与原因

李德是唯一走完长征的西方人,1939 年匆匆告别延安,此后终身不曾再踏足中国,这背后究竟藏着怎样的抉择与原因

磊子讲史
2026-11-10 17:08:32
罗伯逊称中国球员激进球风改变了斯诺克生态,奥沙利文打法已不灵

罗伯逊称中国球员激进球风改变了斯诺克生态,奥沙利文打法已不灵

杨华评论
2026-11-10 21:19:20
蒋介石安葬大陆?先过这两关:一是台湾统一,二是蒋家后人跪下!

蒋介石安葬大陆?先过这两关:一是台湾统一,二是蒋家后人跪下!

凡人侃史
2026-11-10 16:05:42
贵州省信访局原局长、省委社会工作部原副部长(兼)马磊被开除党籍和公职

贵州省信访局原局长、省委社会工作部原副部长(兼)马磊被开除党籍和公职

大象新闻
2026-11-11 11:08:03
续航1630km!比亚迪新车官宣:11月9日开启预订

续航1630km!比亚迪新车官宣:11月9日开启预订

科技阿维
2026-11-09 21:41:55
新规来了!医保传来大消息,27年1月起执行,退休人员要注意了!

新规来了!医保传来大消息,27年1月起执行,退休人员要注意了!

白昼说故事
2026-11-11 10:23:01
大批士兵被歼灭!顿巴斯多线同时开打,特朗普:乌克兰版图要变

大批士兵被歼灭!顿巴斯多线同时开打,特朗普:乌克兰版图要变

军情观察家
2026-11-10 17:39:20
开门一天亏15万,关门却要先花5000万,最窝囊的生意出现了?

开门一天亏15万,关门却要先花5000万,最窝囊的生意出现了?

铜臭的历史味
2026-11-06 00:26:34
出轨女子第二波聊天记录曝光,虎狼之词惊呆吃瓜网友,她嫌丢人开始批量投诉了

出轨女子第二波聊天记录曝光,虎狼之词惊呆吃瓜网友,她嫌丢人开始批量投诉了

汉史趣闻
2026-09-01 17:55:01
深圳一辆汽车在快速道行驶时,车内一儿童把身体探出天窗外,并持续15分钟左右,交警:属于妨碍安全驾驶,已依法处300元罚款、记3分

深圳一辆汽车在快速道行驶时,车内一儿童把身体探出天窗外,并持续15分钟左右,交警:属于妨碍安全驾驶,已依法处300元罚款、记3分

潇湘晨报
2026-11-10 17:15:30
英伟达独立董事聘请前检察官与华尔街顶级律所,就黄仁勋事件展开调查

英伟达独立董事聘请前检察官与华尔街顶级律所,就黄仁勋事件展开调查

界面新闻
2026-11-11 08:08:22
1950年,聂荣臻建议毛主席免除徐向前的职务,毛主席回应:他同意就行

1950年,聂荣臻建议毛主席免除徐向前的职务,毛主席回应:他同意就行

大运河时空
2026-09-14 20:00:03
2026-11-11 13:16:49
新科技读客
新科技读客
驱动未来的科技新知
4691文章数 139关注度
往期回顾 全部

教育要闻

免费观展|中小学跨学科融合特色课程展

头条要闻

牛弹琴:果然是一场闹剧 这个世界就没有特朗普做不到

头条要闻

牛弹琴:果然是一场闹剧 这个世界就没有特朗普做不到

体育要闻

大连足球这些年的起落,都从他身边经过

娱乐要闻

黄仁勋与黄乐合照曝光,吃饭氛围暧昧

财经要闻

72岁王健林重回“一号位”

科技要闻

黄仁勋承认出轨:伤害了妻儿,毫无借口

汽车要闻

限时权益价8.88万 吉利星愿STAR限定系列发布

态度原创

本地
时尚
艺术
公开课
军事航空

本地新闻

乌兰察布:以前种土豆,现在种Token

蓝色+灰色、绿色+棕色,今年穿4组配色好看又减龄!

艺术要闻

17位 国外画家笔下的女子

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

菲外交部罕见批评本国官员涉华言论 或在敲打菲防长

无障碍浏览 进入关怀版