[发明专利]智能化电弧故障模拟系统及操作方法

说明书

本发明提出一种智能化电弧故障模拟系统，其中模拟系统的特征在于，包括：电弧故障模拟装置柜、试验电路、试验负载柜、数据采集卡和计算机；所述电弧故障模拟装置柜包括碳化装置、切割装置和点接触装置；所述试验电路包括多个全控开关；所述试验负载柜中设置有试验负载，包括电阻性负载和抑制性屏蔽负载；所述数据采集卡通过PCIE接口与计算机连接；所述计算机包括上位机平台。本发明自动化程度高、电弧故障模拟成功率大且具有故障电弧分析能力，试验过程全程可控，安全性高且利于环保。

技术领域

本发明属于用电安全设备检测领域，尤其涉及一种智能化电弧故障模拟系统及操作方法。

背景技术

电弧是气体放电的一种形式，且燃弧过程复杂，常伴随着高温，强光及电磁辐射等现象。通常把电弧分为为好弧和坏弧，前者指的是能够被生产和生活所应用或不具有危害性的电弧对现象，如弧焊电弧、开关电器分合闸过程中的电弧；后者指的是具有明显危害性的电弧，又称故障电弧，其发生的原因包括导线绝缘损坏、老化，电器设备接地短路，插头拔插、接线不良等，此时，高温燃烧的电弧极易引燃易燃物诱发电气火灾。相对于好弧而言，坏弧的形成具有随机性和不确定性，这就为其研究增加的困难。近年来，随着用电容量的加大和用电设备复杂化、集中化，因电弧故障引发的电气火灾所占比重持续增加，针对故障电弧和电弧故障保护电器的研究受到广泛关注。与传统保护电器不同，电弧故障保护电器主要特点是能够迅速的识别故障电弧，在对其动作特性进行验证过程需要配备模拟电弧故障的设备。而目前，电弧的实验研究常常是利用铜棒和碳-石墨棒构成的拉弧装置模拟产生电弧。这种方法仅能模拟单一的电弧产生状况，且多采用人工手动操作模式。然而，电弧故障发生的原因复杂，单一的电弧故障模拟发生装置难以满足要求。

2015年GB/T 31143-2014标准《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》正式实施，该标准明确了验证电弧故障保护电器的动作特性试验方法并给出了三类模拟电弧故障的装置：第一种是采用高压碳化的方式对两根绝缘表面经过处理的电缆试品进行预处理使其绝缘表面形成碳化导电通道，当其接入用电回路后，将产生电弧现象；第二种是利用铜棒和碳-石墨棒尖端放电产生电弧现象；第三种是利用钢制刀片以一定的角度切割两根紧密绑在一起的电缆，刀片先与第一根电缆产生实际接触，当刀片继续切割时将于第二根电缆电接触，从而产生电弧。目前，用于测试AFDD动作特性且符合标准规定的试验设备较少，传统的电弧故障模拟发生装置功能不完善、自动化程度低且本身存在安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明采用以下技术方案：

一种智能化电弧故障模拟系统，其特征在于，包括：电弧故障模拟装置柜、试验电路、试验负载柜、数据采集卡和计算机；所述电弧故障模拟装置柜包括碳化装置、切割装置和点接触装置；所述试验电路包括多个全控开关；所述试验负载柜中设置有试验负载，包括电阻性负载和抑制性屏蔽负载；所述数据采集卡通过PCIE接口与计算机连接；所述计算机包括上位机平台。

进一步地，所述上位机平台包括：切割装置控制与监测模块、点接触装置控制与监测模块、碳化装置控制与监测模块、试验电路控制与监测模块、信号采集模块、数据处理与显示模块、电弧分析模块、波形数据库生成模块、历史数据调阅模块、参数设置模块和人机交互界面。

进一步地，所述试验电路包括3个全控开关S1、S2、S3、程控多向开关S9、电压传感器和电流传感器；所述多个全控开关的控制端经隔离控制模块与所述数据采集卡的数字输出引脚连接；所述程控多向开关S9与数据采集卡的数字输出引脚连接；所述试验电路中，所有开关的工作状态受上位机平台的监测和控制；所述电压传感器和电流传感器分别连接信号调理电路，再接入数据采集卡的模拟输入引脚，通过上位机平台的信号采集模块实时采集电压、电流波形。

进一步地，所述抑制性屏蔽负载包括：真空吸尘器、电子调光灯、卤素灯、空压机、开关电源、电钻、烧水壶；所述电阻性负载包括可调电阻负载。