[发明专利]一种故障电弧信号模拟发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及电信号的测量及模拟装置，具体涉及一种故障电弧信号模拟发生装置。

背景技术

电弧是一种气体游离放电现象，也是一种等离子体。电弧中的电流从微观上看是电子及正离子在电场作用下移动的结果，其中电子的移动构成电流的主要部分。电弧的特点是温度很高，电流很小，持续时间短，一旦出现击穿点则会频繁出现。电弧放电时，会产生大量的热，能引燃周围的易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸。线路上的电弧可分为两种，一种是正常的操作弧，称“好弧”；另一种是故障电弧，称“坏弧”。“好弧”是指电机旋转（如电钻、吸尘器等）产生的电弧。当然，人们开关电器、插拔电器时产生的弧也属于“好弧”。“坏弧”即故障电弧，产生的原因包括线路接触不良，绝缘层老化等。理论上故障电弧主要分为三种：串联电弧、并联电弧和接地电弧。故障电弧的介质主要分为空气和碳化绝缘体两种。不同的电弧种类、电弧介质产生的电弧在电流电压信号的表现上有很大的不同。为了避免出现由于电弧导致的生活、生产安全事故，有必要对故障电弧进行深入的研究。在对故障电弧的研究中，需要产生大量的故障电弧的电流电压的样本。然而产生故障电弧需要多样的拉弧装置和多种屏蔽负载，构成大量的组合方式。在2013年5月1日公告的、公告号为CN 102331536B 、名称为《故障电弧可控模拟发生装置》的发明专利中公开了一种故障电弧信号模拟发生装置。该装置包括电弧发生机构、电路接口模块、控制模块；所述电弧发生机构包括固定在底座上的固定电极，滑动安装在底座上的水平滑台，固定在水平滑台上的可动电极，驱动水平滑台滑动的步进电机，连接两个电极的继电器；所述电路接口模块包括交流电弧电压同步采样电路和交流电流同步采样电路；所述控制模块通过控制步进电机来控制可动电极移动，使两电极间产生电弧，通过控制继电器实现熄弧，通过电路接口模块采集电压及电流。该装置在一定程度上解决了对故障电弧的模拟，但是仍然存在有缺陷，即该装置无法根据需要随时模拟出不同种类的故障电弧信号，因此还是不能满足科研的需求。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种可根据需要模拟不同种类故障电弧信号的故障电弧信号模拟发生装置，且该装置产生的故障电弧信号完全由数字合成，而不需要类似拉弧装置等任何机械发生装置。

为了实现上述目的，本发明公开了一种故障电弧信号模拟发生装置，其特征在于包括以下组成部分：

故障电弧信号采集装置，所述故障电弧信号采集装置包括电流采集电路和电压采集电路组成，所述电流采集电路包括电流互感器、低通滤波器和放大电路；所述电压采集电路包括用于采集电弧发生装置两端的电压信号和市电同步信号的电压互感器；

故障电弧信号数字化装置，用于将从故障电弧信号采集装置中采集过来的故障电弧信号进行数字化处理，并将经过数字化处理过后的故障电弧信号输出至中央处理及控制单元；

中央处理及控制单元，包括用于人机交换的指令输入及显示装置、故障电弧样本存储器、屏蔽负载样本存储器、数字合成单元和数模转换器，所述故障电弧样本存储器和屏蔽负载样本存储器用于存储从故障电弧信号数字化装置输入的故障电弧信号和屏蔽负载上电流信号，所述数字合成单元根据指令输入及显示装置输入的指令完成对电流模拟信号的运算，运算式如下：

其中Ia_i为存储在故障电弧样本存储器中的N类故障电弧电流信号， Aa_i为相应放大倍数（i=1,2,3…N）；Im_j为存储在屏蔽负载样本存储器中的M类屏蔽负载上电流信号，Am_j为相应放大倍数，（j=1,2,3…M）；所述数模转换器将从数字合成单元输入的电流模拟信号和程控信号进行数模转换，并将经过数模转换后的电流模拟信号和程控信号输出至程控功率放大单元；

程控功率放大单元，所述程控功率放大单元对经过数模转换后的电流模拟信号和程控信号进行功率放大后输出。