[发明专利]用于模拟交流电弧故障的试验仿真装置

说明书

技术领域

本发明涉及配电线路末端的低压保护领域，特别是一种用于模拟交流电弧故障的试验仿真装置。

背景技术

随着电气设备的大量普及和设备绝缘的日益老化，电弧故障诱发的安全事故呈上升趋势。有危害性的电弧故障是高阻抗故障的一种，由此产生的故障电流幅值通常比系统中故障点的额定电流值还要低，导致传统的继电保护电器(MCB、RCD)不能够检测到故障并及时作出反应。检测的失败会导致潜在的人体危害和火灾隐患。

故障电弧的非线性特征阻抗会引起电气输配电网络周期性波形的失真。因此大部分检测方法的目的是要识别电压和电流中与电弧故障有关的特征。检测技术中一般包括这两个基本步骤：特征提取和模式识别。

现有专利中用于电弧故障检测的试验装置存在的问题或缺点：

1.现有技术设计的装置，其电源局限于50Hz的电网电压，接入的负载多为单一的阻性负载或某类常见的家用电器，应用领域有限。

2.现有技术设计的装置，多是模拟了工况下可能出现的多种故障电弧中的某一种，有局限性，据此开发的产品在面对不同故障情况的时候很难能够可靠动作。

3.现有技术设计的装置无法满足最新的国内外相关标准的规则要求，其在操作安全性和设计规范性上有欠缺。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种用于模拟交流电弧故障的试验仿真装置。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种用于模拟交流电弧故障的试验仿真装置，如图1所示，该装置包括如下部分：

功率输入模块20：直接与电网或者各类供电电源电气连接，向装置内引入某一频率的单相或三相交流电；

电弧故障保护电器测试接口21：与功率输入模块电气连接，作为对产品进行性能测试的预留接口；

故障电弧模拟发生模块22：与电弧故障保护电器测试接口电气连接，设计了四种引发故障电弧的试验组件；

电气特征采集和分析模块23：与故障电弧模拟发生模块电气连接，采集主回路中的电流信号和负载两端的电压信号，将采集到的电气信号本地存储或直接发送至上位机分析处理；

负载接口24：与电气特征采集和分析模块电气连接，用以接入需测试其故障电弧特性的负载。

所述功率输入模块20也可通过静止变频器与电网电气连接，并通过静止变频器将电网的工频电压转换成中频电压引入装置回路。

所述电弧故障保护电器测试接口21作为对产品进行性能测试的预留接口在仿真试验的过程中可用小型断路器替代。

所述故障电弧模拟发生模块22是由串联点接触拉弧试验部分、带松散接线端的振动试验部分、并联碳化路径试验部分和铡刀切割绝缘层的截断试验部分四个组件共同构成的。

如图2所示，所述串联点接触拉弧试验部分是由传动丝杠与支撑光杠3、驱动传动丝杠与支撑光杠动作的步进电机及其联轴器4、驱动步进电机工作的步进电机驱动器5、控制步进电机驱动器工作的步进电机控制器6以及安装在传动丝杠与支撑光杠上的固定绝缘块与石墨电极1和滑动绝缘块与铜电极2共同组成的。

如图3所示，所述带松散接线端的振动试验部分是由能提供带反馈调节的正弦振荡并设有绝缘平面的振动台7、固定在振动台上的柱头螺栓及其自锁螺母9以及位于振荡台两侧用于固定搭接线的绝缘夹具8共同构成的。

如图4所示，所述铡刀切割绝缘层的截断试验部分是由铡刀绝缘底座10、通过转轴与铡刀绝缘底座相连，可绕转轴自由转动并且安装了防止切割时火星四溅的有机玻璃罩的杠杆臂11、安装在铡刀绝缘底座上用于限制杠杆臂转动角度的定位槽14、安装在杠杆臂上可调节切割角度的金属刀片13以及固定在铡刀绝缘底座上的导线夹具12共同组成的。

如图5所示，所述并联碳化路径试验部分是由带有投切开关的调压器15、带有投切开关的限流电阻16、碳化通道电缆试品18、试验负载的投切开关19以及带有投切开关的碳化通道指示灯17依次电气连接所形成的闭合回路。

所述负载接口24可接入纯阻性负载、阻感负载、阻容负载及各种实物负载。

所述功率输入模块20的将电网的工频电压转换成中频电压引入装置回路的静止变频器的型号可为RJF60-11002型，单相最大容量2KVA。

如图6所示，所述电气特征采集和分析模块23的型号可为Fluke1760。电压互感器夹持在负载两端，钳形电流互感器箍在主回路进线处。