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基于时频马尔可夫排列转移场的含电力电子设备光伏系统串联电弧故障检测方法
A Series Arc Fault Detection Method Based on Time-Frequency Markov Permutation Transition Field for Photovoltaic Systems With Power Electronic Devices
Zhendong Yin · Shuang Peng · Chunyu Xiao · Li Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
串联电弧故障（SAFs）是光伏系统火灾事故的主要原因。在电力电子设备干扰下准确、快速地检测串联电弧故障仍是一项重大挑战。本文提出了一种基于时频马尔可夫排列转移场（TFMPTF）的串联电弧故障检测方法。首先，利用变分模态分解将电流信号分解为包含不同频率成分的模态，以防止不同频带信息之间的干扰。然后，使用时频马尔可夫排列转移场将这些模态转换为二维矩阵。创新性地提出了时频马尔可夫排列转移场中的时频排列模式状态转移分析概念，通过该概念可以有效描绘电流信号的独特结构信息。随后，采用奇异值分解从矩阵中提取故...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于时频马尔科夫排列转移场（TFMPTF）的串联电弧故障检测技术具有重要的战略价值。光伏系统的串联电弧故障是导致火灾事故的主要原因，而该技术在电力电子设备干扰环境下实现了98.97%的检测准确率，这对提升我司光伏逆变器和储能系统的安全性能具有直接意义。 该方法的核心优...
兆瓦级直流微电网中的串联电弧故障
Series Arc Faults in a Megawatt-Level DC Microgrid
Pablo Paz · Robert Hebner · Angelo Gattozzi · Shannon Strank · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年7月
本文基于兆瓦级直流微电网实验结果，对串联电弧故障特性进行表征。高功率串联电弧因电流水平高导致等离子体电导率增加，在小气隙下呈现稳定线性阻抗特性；随着气隙增大，受热对流与压力影响，电弧趋于不稳定并表现出非线性特征。电路大电感与电弧不稳定性共同影响其电压电流行为。小气隙下的稳定等离子体缺乏高频分量，使传统检测方法失效。所提出的串联电弧故障模型与实验结果高度吻合，可支持高功率直流微电网保护方案的优化设计。
解读: 该串联电弧故障特性研究对阳光电源直流侧产品安全至关重要。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，高功率直流母线（1500V系统）面临与文中兆瓦级场景相似的电弧风险。研究揭示的小气隙稳定电弧缺乏高频特征，直接挑战传统AFCI检测算法有效性，提示需开发基于非线性阻抗特征的新型检测方法。...