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光伏系统直流电弧故障特征及检测方法研究 被引量：47
1
作者 牟龙华 王伊健 +1 位作者 蒋伟 张凡 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期5236-5244,5405,共10页
该文主要针对光伏系统直流侧常见且危害较大的串联电弧故障问题展开研究。首先,搭建了光伏系统电弧故障实验平台,并利用该平台采集了正常状态及电弧故障状态下工作电流的数据,建立了试验数据库。随后,利用快速傅里叶变换对故障电弧的频... 该文主要针对光伏系统直流侧常见且危害较大的串联电弧故障问题展开研究。首先,搭建了光伏系统电弧故障实验平台,并利用该平台采集了正常状态及电弧故障状态下工作电流的数据,建立了试验数据库。随后,利用快速傅里叶变换对故障电弧的频率成分进行分析,确定了故障电弧的特征频带,并利用该特征频带选定了适用于串联电弧故障检测的最优小波函数。通过分析故障电弧信号最大值及小波细节系数d1的方差、模极大值,提出了3种能有效检测出电弧故障状态的时频域判据,并发现不同负载电流、不同电压及不同功率对这3种故障判据并无影响,最后提出一种基于时域与频域的电弧故障混合判据,该判据较单一判据具有更高的可靠性,为光伏系统直流电弧检测奠定了理论基础。 展开更多
关键词 光伏系统 故障 串联电弧 小波变换 混合判据
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基于卷积神经网络的光伏系统直流串联电弧故障检测 被引量：33
2
作者 焦治杰 李腾 +2 位作者 王莉娜 牟龙华 Alexandra Khalyasmaa 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2019年第7期29-34,共6页
本文提出一种新颖的基于卷积神经网络的光伏系统直流串联电弧故障检测方法。首先采用短时傅里叶变换提取电流信号的时频信息,以能量谱密度作为电流的时频联合能量函数,构造电流的时频谱图,然后以时频谱图中各时频点的能量谱密度作为卷... 本文提出一种新颖的基于卷积神经网络的光伏系统直流串联电弧故障检测方法。首先采用短时傅里叶变换提取电流信号的时频信息,以能量谱密度作为电流的时频联合能量函数,构造电流的时频谱图,然后以时频谱图中各时频点的能量谱密度作为卷积神经网络的输入,设计卷积神经网络算法实现电弧故障检测。经实验验证,所提出方法可清晰区分电弧故障电流特征和正常工作电流特征;在实验室测试中,所提出方法可准确地检测出光伏系统直流串联电弧故障。 展开更多
关键词 光伏系统 串联电弧 直流电弧 短时傅里叶变换 卷积神经网络
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负载端电弧故障电压检测与形态小波辨识 被引量：26
3
作者 缪希仁 郭银婷 +1 位作者 唐金城 张丽萍 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期237-244,共8页
现有串弧故障的电流检测与辨识方法,其以电弧电流"零休时刻"、上升率突变或电流谐波分量等信号奇异性提取故障特征,存在受配电线路非线性负载额定工作、感性负载起动等的电流信号奇异性影响而误判。根据负载端电压不受配电线... 现有串弧故障的电流检测与辨识方法,其以电弧电流"零休时刻"、上升率突变或电流谐波分量等信号奇异性提取故障特征,存在受配电线路非线性负载额定工作、感性负载起动等的电流信号奇异性影响而误判。根据负载端电压不受配电线路正常运行电流信号奇异性影响的原理,提出负载端电弧故障电压的检测与辨识新方法,实验分析负载端电压检测不仅可获取串弧故障信号特征,且解决了现有电弧电流方法存在的可靠性问题。在建立形态小波电弧故障辨识决策函数模型的基础上,选用形态开滤波结合第四尺度小波变换函数,对6种负载端电弧故障电压检测实验与故障特征分析,给出负载端电压检测的电弧故障的小波分量判据阈值,其为正常状态各类负载第四尺度小波分量的10倍。 展开更多
关键词 配电线路 串联电弧 电弧电压 数学形态学 小波变换 故障辨识
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基于多特征融合神经网络的串联电弧故障识别技术 被引量：26
4
作者 龙官微 穆海宝 +2 位作者 张大宁 李洋 张冠军 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期463-471,共9页
传统低压保护装置如低压断路器、熔断器等无法有效检测出由于接触不良、绝缘失效等导致的串联电弧故障,因此如何准确检测串联电弧故障成为目前研究的热点问题。为此,采用基于电流波形的检测方法展开深入研究,通过搭建电弧故障平台模拟... 传统低压保护装置如低压断路器、熔断器等无法有效检测出由于接触不良、绝缘失效等导致的串联电弧故障,因此如何准确检测串联电弧故障成为目前研究的热点问题。为此,采用基于电流波形的检测方法展开深入研究,通过搭建电弧故障平台模拟串联电弧故障,获得了不同负载下正常和电弧故障的数据;然后在此基础上建立了多特征融合的神经网络算法,并利用mini-batch梯度下降、指数衰减的学习率和Adam的优化算法对模型进行了优化。研究结果表明:所提算法的查准率及查全率分别能达到98%和99%,相比于支持向量机和BP神经网络算法具有更高的识别率。研究为串联电弧故障识别提供了一种新的算法,对于该方向的研究拓展了新的思路。 展开更多
关键词 串联电弧 故障识别 多特征融合 神经网络 Adam算法
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串联电弧故障信号的时频特征分析 被引量：16
5
作者 程红 关晓晴 郭立东 《低压电器》 北大核心 2010年第18期5-7,35,共4页
针对串联电弧故障,依据美国UL 1699标准搭建了串联电弧试验平台。在此基础上,结合不同负载,对串联电弧的电流信号进行时域和频域特征分析。提出了一种基于短时傅里叶变换的串联电弧分析方法,得到电弧电流信号奇次、偶次谐波时的—频二... 针对串联电弧故障,依据美国UL 1699标准搭建了串联电弧试验平台。在此基础上,结合不同负载,对串联电弧的电流信号进行时域和频域特征分析。提出了一种基于短时傅里叶变换的串联电弧分析方法,得到电弧电流信号奇次、偶次谐波时的—频二维图像。试验结果表明,该方法能有效提取串联电弧故障电流的时频特征,实现故障的实时检测。 展开更多
关键词 电弧故障断路器 串联电弧 频谱分析
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基于相空间重构和Lyapunov指数电弧电流混沌特性分析 被引量：14
6
作者 管红立 王博文 赵智忠 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期35-40,共6页
串联电弧故障是引发电气火灾的关键原因。为了得到可靠数据源及更全面地认识电弧电流信号特性,按照UL1699、GB14287.4标准搭建了实际用电环境电弧故障实验平台。依据实验结果,利用相空间重构算法将电弧电流信号引入高维空间进行分析,并... 串联电弧故障是引发电气火灾的关键原因。为了得到可靠数据源及更全面地认识电弧电流信号特性,按照UL1699、GB14287.4标准搭建了实际用电环境电弧故障实验平台。依据实验结果,利用相空间重构算法将电弧电流信号引入高维空间进行分析,并做出了阻性、阻感性负载的三维相图。采用小数据量法计算了串联电弧电流信号的最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数。综合分析三维相图和最大李雅普诺夫指数,证明了低压串联电弧电流信号存在混沌特征,有望通过电流的混沌特性找出新的电弧故障诊断方法。 展开更多
关键词 相空间重构 混沌 串联电弧 相图 最大李雅普诺夫指数 小数据量法
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采用小波变换的光伏串联电弧故障检测 被引量：10
7
作者 赵尚程 张认成 +2 位作者 杜建华 杨凯 潘冷 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期7-12,共6页
建立光伏系统电弧故障实验平台,利用光伏模拟器仿真不同天气环境下的光伏阵列,对光伏系统中串联电弧故障信号进行检测和分析.采用小波变换的方法对串联电弧故障信号进行特征频带提取,并利用移动时间窗方法统计信号在小波分解后的高频系... 建立光伏系统电弧故障实验平台,利用光伏模拟器仿真不同天气环境下的光伏阵列,对光伏系统中串联电弧故障信号进行检测和分析.采用小波变换的方法对串联电弧故障信号进行特征频带提取,并利用移动时间窗方法统计信号在小波分解后的高频系数的能量值,用其表征电弧故障信号的杂乱度和混沌度.研究结果表明:该检测方法为快速准确地诊断串联电弧故障提供有效判据. 展开更多
关键词 光伏系统 小波变换 故障诊断 串联电弧 能量特征
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电弧故障识别及保护的新技术 被引量：7
8
作者 蔡志远 鲍洁秋 《电器与能效管理技术》 2014年第10期24-27,共4页
介绍了电弧故障的产生机理和特征,及国外有关电弧故障检测和判别方法。分析了近年来电弧故障保护产品的概况,包括电弧故障断路器的组成原理,电弧故障信号的检测方法和要求,电弧故障识别和判定方法及国外最新专利技术。
关键词 电弧故障 电弧故障断路器 串联电弧 并联电弧
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基于改进经验模态分解的直流串联电弧故障检测 被引量：2
9
作者 吴泳恩 王宾 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期106-114,共9页
针对直流系统中存在强噪声干扰时串联电弧故障检测准确度较低的问题,提出一种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解和模糊k均值聚类相结合的直流串联电弧故障检测方法;首先运用改进自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解回路电流信... 针对直流系统中存在强噪声干扰时串联电弧故障检测准确度较低的问题,提出一种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解和模糊k均值聚类相结合的直流串联电弧故障检测方法;首先运用改进自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解回路电流信号,得到多个本征模态函数;然后计算各本征模态函数的Hurst指数值以区分噪声分量和有用分量,将Hurst指数值大于0.5的有用分量进行重构;最后计算重构信号的峰峰值特征量和模糊熵特征量以构建特征向量作为模糊k均值聚类的输入,通过聚类中心的不同位置识别正常与故障状态。仿真与试验结果表明,所提出的方法区分系统正常与故障状态准确度为100%,区分系统干扰与故障状态准确度为93%,能有效识别直流串联电弧故障。 展开更多
关键词 串联电弧 故障检测 经验模态分解 HURST指数 模糊k均值聚类
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一种新型电弧故障断路器的研究 被引量：7
10
作者 贾宁 李宏文 +1 位作者 魏幼平 沈金波 《低压电器》 北大核心 2011年第1期18-21,共4页
介绍了电弧在低压电路中产生的原因,使用电弧发生器复现了串联电路电弧发生时的情况,实测出电弧电流波形,从时域和频域两方面分析了电弧波形的特性。结合现有电弧故障断路器的检测原理,提出了一种基于频域算法的电弧检测新理念,并简述... 介绍了电弧在低压电路中产生的原因,使用电弧发生器复现了串联电路电弧发生时的情况,实测出电弧电流波形,从时域和频域两方面分析了电弧波形的特性。结合现有电弧故障断路器的检测原理,提出了一种基于频域算法的电弧检测新理念,并简述了该新型电弧故障断路器的检测原理。最后,阐述了电弧故障断路器的未来发展趋势。 展开更多
关键词 串联电弧 时域分析 频域分析 电弧故障断路器
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上海建筑光伏电气设计思考
11
作者 黄晓波 《建筑电气》 2024年第3期39-42,4,共5页
从上海建筑光伏的地方政策入手,分析上海建筑光伏安装面积的确定方法;介绍在上海地方标准《民用建筑电气防火设计规程》修订版的研编过程中,提出的光伏直流电弧的防护方法、消防救援时组件级快速关断系统的设计,以及建筑光伏材质和安装... 从上海建筑光伏的地方政策入手,分析上海建筑光伏安装面积的确定方法;介绍在上海地方标准《民用建筑电气防火设计规程》修订版的研编过程中,提出的光伏直流电弧的防护方法、消防救援时组件级快速关断系统的设计,以及建筑光伏材质和安装位置的选择、最大电压限值的要求等技术措施。 展开更多
关键词 可再生能源 常规能源 初始发电效率 直流电弧 串联电弧 并联电弧 对地电弧 组件级快速关断
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光伏系统串联型直流电弧检测技术研究
12
作者 王煊原 龚春阳 +1 位作者 陈辉 王志新 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期285-295,共11页
搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状... 搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状态与正常状态的区分度达到98.49%。研究逆变器启动、太阳辐照度变化及不同环境对特征的影响,分析10~30 kHz频谱能量在光伏系统中的抗扰能力。制作串联型电弧检测装置并提出其阈值的设定及推广方法,装置在多次实验中均可准确检测并迅速熄灭电弧,且在抗扰性实验中未发生误动作,动作时间可达到41 ms。 展开更多
关键词 光伏系统 串联电弧 电弧检测 特征提取 抗扰性分析 装置研制
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基于多特征融合和随机森林的串联电弧故障检测方法
13
作者 郭敏 郭小璇 +2 位作者 吴宁 卢健斌 陈卫东 《电力电容器与无功补偿》 2024年第4期104-112,共9页
串联电弧故障在线路负载的限制下,其故障电流比较小,使得传统电气保护装置如低压断路器、熔断器等无法发生动作,因此,串联电弧故障的检测成为目前电弧故障检测研究的热点问题。为此,通过搭建电弧故障平台进行电弧实验,获得典型负载在正... 串联电弧故障在线路负载的限制下,其故障电流比较小,使得传统电气保护装置如低压断路器、熔断器等无法发生动作,因此,串联电弧故障的检测成为目前电弧故障检测研究的热点问题。为此,通过搭建电弧故障平台进行电弧实验,获得典型负载在正常工作和电弧故障时的电流数据;然后,在电弧多特征融合的基础上,结合特征的信息增益、增益率对电弧特征进行重要性排序,构建更加合适的串联电弧特征指标集;最后,在此基础上建立随机森林算法,并采用粒子群算法对参数进行优化。研究结果表明:与传统随机森林和BP神经网络相比,该方法有更高的识别率,其准确率和查全率都达到了99%,能够实现对串联故障电弧的有效诊断。 展开更多
关键词 串联电弧 故障识别 特征分析 特征选择 随机森林
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基于广义基尼指数和脉冲神经网络的航空交流串联电弧故障检测
14
作者 刘晓琳 米哲 荆涛 《国外电子测量技术》 2024年第3期154-161,共8页
航空电缆在振动作用下很容易产生电连接器松动、线束断裂等情况,从而引起交流电弧故障。针对交流串联电弧故障时频域特征不明显而引起的故障检测问题,提出了一种基于广义基尼指数(generalized Gini indices,GGI)和脉冲神经网络(spiking ... 航空电缆在振动作用下很容易产生电连接器松动、线束断裂等情况,从而引起交流电弧故障。针对交流串联电弧故障时频域特征不明显而引起的故障检测问题,提出了一种基于广义基尼指数(generalized Gini indices,GGI)和脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)的电弧故障检测方法。首先,提出用广义基尼指数对试验数据电流波形进行分析;其次判断正常周期和故障周期下的数值差距,然后与时域特征指标裕度、峭度、脉冲因子相比,所提指数对电流波形周期故障判断更准确;最后,将广义基尼指数转变成特征值,代入到积分泄漏发放(leaky integrate-and-fire,LIF)模型进行训练,进一步提高方法的普适性。试验结果表明,该方法能够快速有效地检测航空交流串联电弧故障。 展开更多
关键词 串联电弧 广义基尼指数 脉冲神经网络 故障检测
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基于多特征融合和SVM的串联电弧故障检测方法
15
作者 郭敏 吴宁 +2 位作者 郭小璇 卢健斌 陈卫东 《电力电容器与无功补偿》 2024年第3期137-149,共13页
针对现有的传统电气保护装置无法对串联电弧故障进行有效检测的问题,本文提出一种基于多特征融合和改进SVM的串联电弧故障检测方法。首先,通过搭建电弧故障平台进行电弧实验,获得典型负载在电路正常运行及发生电弧故障时的电流信号;然后... 针对现有的传统电气保护装置无法对串联电弧故障进行有效检测的问题,本文提出一种基于多特征融合和改进SVM的串联电弧故障检测方法。首先,通过搭建电弧故障平台进行电弧实验,获得典型负载在电路正常运行及发生电弧故障时的电流信号;然后,对采集到的电流信号进行时域、频域和时频域分析,构建串联电弧特征指标集;最后,将串联电弧特征指标集作为SVM的输入向量,并利用粒子群算法对SVM进行优化,提高分类模型的准确率。测试结果表明,采用本文所提方法进行串联故障电弧识别的准确率达到95%以上。 展开更多
关键词 串联电弧 故障识别 特征提取 支持向量机 粒子群算法
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基于时频域融合和ECA-1DCNN的航空串联故障电弧检测
16
作者 闫锋 苏忠允 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第5期1937-1945,共9页
为了快速准确地检测航空交流线路中出现的串联故障电弧,提出了一种基于时频域融合和加入高效注意力机制(efficient channel attention, ECA)的一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network, 1DCNN)的故障检测算法。... 为了快速准确地检测航空交流线路中出现的串联故障电弧,提出了一种基于时频域融合和加入高效注意力机制(efficient channel attention, ECA)的一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network, 1DCNN)的故障检测算法。首先,搭建航空交流电弧故障实验平台,负载选择多类型、多参数值进行电流信号的采集;其次,为了保留更多的故障信息,分析其特征频段,经过大量数据验证,航空串联电弧在发生时,1 000~4 000 Hz分量具有一定的占比,因此将原始信号与特征频段进行融合,融合后的一维数据作为模型输入;最后,搭建ECA-1DCNN检测模型,进行训练,并通过K折交叉验证模型的有效性,得到测试集平均准确率为97.96%。该方法网络层数较少,计算快速,避免了复杂时频域计算过程,较为智能,对航空串联电弧检测装置的研究提供了理论参考。 展开更多
关键词 串联电弧 高效注意力机制 特征频段 一维卷积神经网络 K折交叉验证
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串联故障电弧的特征分析与建模研究 被引量：4
17
作者 张俊康 邓启亮 +3 位作者 唐金城 叶开明 卓娜玲 苏两河 《电工技术》 2017年第1期30-32,共3页
以低压配电线路串联电弧为研究对象,分成阻性、感性、非线性三种负载性质,利用参照UL1699标准自制的电弧发生器进行电弧试验,获取三种负载性质的故障电弧波形,并对其电弧电压和电弧电流的故障特征进行较为全面的理论分析和试验研究。结... 以低压配电线路串联电弧为研究对象,分成阻性、感性、非线性三种负载性质,利用参照UL1699标准自制的电弧发生器进行电弧试验,获取三种负载性质的故障电弧波形,并对其电弧电压和电弧电流的故障特征进行较为全面的理论分析和试验研究。结合Simulink仿真技术验证了Cassie-Mayr电弧模型的可行性,为电弧故障开关保护装置设计进一步提供了仿真试验依据。 展开更多
关键词 串联电弧 UL1699标准 电弧试验 故障特征 电弧模型
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光伏直流串联电弧故障区域识别 被引量：1
18
作者 孔令哲 何柏娜 +1 位作者 边晨曦 刘雨佳 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2022年第12期1623-1628,共6页
光伏直流系统中串联电弧无法被保护装置检测并切断,电弧将持续燃烧并产生高温,对光伏系统安全运行造成极大危害。针对此研究Cassie电弧模型,将电极间距变量引入该模型,分析电极间距与电弧稳定燃烧关系。搭建光伏串联电弧仿真模型,采集... 光伏直流系统中串联电弧无法被保护装置检测并切断,电弧将持续燃烧并产生高温,对光伏系统安全运行造成极大危害。针对此研究Cassie电弧模型,将电极间距变量引入该模型,分析电极间距与电弧稳定燃烧关系。搭建光伏串联电弧仿真模型,采集稳定燃烧时不同位置下的电流数据,通过分析电弧故障特性,确定电弧故障特征向量,搭建概率神经网络故障识别模型,引入BP神经网络作为对照,将串联电弧类别与区域对应,实现串联电弧故障区域识别。结果表明:改进型Cassie电弧模型能够表征不同电极间距下的动态过程与稳定燃烧状态;在相同数据下,概率神经网络模型识别率高于BP神经网络,能够准确定位串联电弧故障区域。 展开更多
关键词 光伏系统 串联电弧 Cassie电弧模型 电气火灾 概率神经网络
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3阶累积量在航空串联故障电弧检测中的应用 被引量：2
19
作者 崔芮华 李思思 耿丽恺 《电气传动》 北大核心 2018年第8期88-92,共5页
为提高航空串联故障电弧判别的可靠性,提出了一种基于归一化处理的3阶累积量的方法,适用多类负载的航空交流故障电弧检测。通过提取线路中电流信号的相关特征参数,实现对串联故障电弧识别,并利用T检验和威布尔概率图分析并确定了阈值,... 为提高航空串联故障电弧判别的可靠性,提出了一种基于归一化处理的3阶累积量的方法,适用多类负载的航空交流故障电弧检测。通过提取线路中电流信号的相关特征参数,实现对串联故障电弧识别,并利用T检验和威布尔概率图分析并确定了阈值,实现了最终的判别。该航空串联故障电弧判别方法不受负载类型、电流大小的影响,可靠性高。计算结果表明,该方法能有效提取出故障电弧电流与正常运行时的特征差异,正确率较高,可满足实时性要求。 展开更多
关键词 故障电弧检测 3阶累积量 串联电弧 T检验 威布尔分布
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低压配电系统电弧故障火灾防范 被引量：1
20
作者 席伟 陈郭骅 《建筑电气》 2020年第10期53-55,共3页
介绍电弧故障分类与电气特性,从原理上阐述电弧故障的保护方法;并结合国家标准,分析电弧故障保护的应用场景。
关键词 电气火灾 电弧故障 AFDD 低压配电系统 串联电弧 并联电弧 电气特性 应用场景
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