CN108398629A - Afdd智能检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AFDD智能检测系统,包括机械式故障电弧发生装置、第一信号采集模块、电弧故障波形发生装置、高速数据采集卡以及上位机平台,第一信号采集模块的采集的线路电流与燃弧位置的电压经高速数据采集卡进行模数转换后,传送至电弧波形数据采集与分析模块进行故障波形数据的分析,由可搜索故障电弧波形数据库生成模块存储故障波形分析数据,当用户选择指定波形输出时,波形库数据提取与输出模块从波形数据库中提取被指定输出的波形,经高速数据采集卡进行数模转换后,传送至电弧故障波形发生装置的输入端,机械式故障电弧发生装置与电弧故障波形发生装置的输出端并接后接入AFDD试件,由AFDD状态监测模块监测其保护动作特性。

Description

AFDD智能检测系统
技术领域
本发明涉及一种AFDD智能检测系统。
背景技术
开断电路时,一定条件下会产生一团温度极高、发出强光、能够导电并且近似圆柱体的气体,称之为电弧。电弧有好弧与坏弧之分,前者指代能被利用或者不产生危害的电弧,如电器分合闸电弧或者插头插拔、电极旋转所产生的电弧等;后者指代的是具有危害性的电弧,如导线老化、接触不良或者断裂等产生的电弧,称之为故障电弧。故障电弧又分为串联故障电弧、并联故障电弧、接地故障电弧与复合故障电弧,其中并联与接地故障电弧因其故障时电流较大,与短路电流近似,可以由断路器与熔断器进行开断;串联与复合故障电弧由于其特殊性而不能由传统的保护电器进行开断,因此需要用电弧故障保护电器(AFDD)进行防护。
目前,针对AFDD动作特性的验证方法主要包括:1.利用机械装置,产生实际电弧故障,将AFDD串接在电弧所在电路进行检测,由于动作特性试验系统庞大,过程控制复杂,检测起来效率低;2.利用功放设备直接输出故障波形,即将采集到的电流数据导入到波形发生器,波形发生器再以任意波形输出模式将信号送给精密功率放大器,再由功放输出电流波形,这种方法利用现有仪器实现,简单可靠,但要达到所需功率可能需要多台功放并联,价格昂贵,不易推广,且不适用于带有漏电保护功能的AFDD;3.利用IGBT作为耗能元件来模拟电弧焊负载,首先测得实际电弧电阻瞬时值与IGBT转移曲线,再通过波形发生器控制IGBT阻值变化,来实现波形重现,输入到AFDD进行检测。由于受IGBT内阻的温漂的影响,使得由IGBT来模拟电弧的动特性的测试精度大幅降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种系统集成的、检测效率高,检测精度高的AFDD智能检测系统。
为实现上述目的,本发明采用这样一种AFDD智能检测系统,包括
机械式故障电弧发生装置,用于产生故障电弧源信号;
第一信号采集模块,用于实时采集所述的故障电弧源信号的线路电流与燃弧位置的电压;
电弧故障波形发生装置,包括波形隔离输出模块和功率放大模块,所述的电弧故障波形发生装置用于输出模拟故障电弧信号,所述的模拟故障电弧信号与所述的故障电弧源信号的电参数保持一致的重合度;
高速数据采集卡,用于模拟-数字信号的相互转换以及信号传输;
以及所述的上位机平台,所述的上位机平台包括电弧波形数据采集与分析模块、可搜索故障电弧波形数据库生成模块、波形库数据提取与输出模块以及AFDD状态监测模块,所述的第一信号采集模块的采集的线路电流与燃弧位置的电压经所述的高速数据采集卡进行模数转换后,传送至所述的电弧波形数据采集与分析模块,并进行故障波形数据的时域分析与频域分析,由所述的可搜索故障电弧波形数据库生成模块将故障波形分析数据存入波形数据库中,当用户选择指定波形输出时,所述的波形库数据提取与输出模块从所述的波形数据库中提取被指定输出的波形,并经所述的高速数据采集卡进行数模转换后,传送至所述的电弧故障波形发生装置的输入端,所述的机械式故障电弧发生装置的输出端和所述的电弧故障波形发生装置的输出端并接后接入AFDD试件,由所述的AFDD状态监测模块监测所述的AFDD试件的保护动作特性。与已有技术相比,本发明的有益效果体现于:由上位机统一采集机械式故障电弧发生装置的故障电弧源信号并进行数据分析、存储,当测试任务开始,由上位机提取被指定输出的波形并由电弧故障波形发生装置输出模拟故障电弧信号,即取即用,无需手动操作机械式故障电弧发生装置,即可实现AFDD试件的检测;另,AFDD智能检测系统经过系统设计后,将被指定输出的波形经数模数模转换后,由电弧故障波形发生装置进行隔离、功率放大,无需多台功放设备并联,精简了系统,易于推广;最后,整个系统中,系统的模拟-数字转换的相互转换过程中,检测精度仅仅跟信号采集模块的分辨率以及上位机平台的数字量化相关,检测精度完全可控,不会受温度漂移的影响。
特别的,所述的电弧故障波形发生装置还包括第二信号采集模块,所述的第二信号采集模块采集所述的功率放大模块的输出信号,并经所述的高速数据采集卡传送至所述的上位机平台,所述的上位机平台还包括波形自检模块,所述的波形自检模块将所述的功率放大模块的输出信号与所述的被指定输出的波形进行重合度比对,若比对结果在阈值范围内,记录所述的AFDD试件的测试结果,否则,舍弃当次AFDD试件的测试结果,重新测试。将电弧故障波形发生装置的输出与被指定输出的波形进行重合度比对,当模拟故障电弧信号波形失真时,即可由电弧故障波形发生装置检出并排除,大大地提高了AFDD检测的准确性。
特别的,所述的机械式故障电弧发生装置包括点接触式拉弧装置、电缆碳化装置、电缆切割装置、负载柜和AFDD动作特性综合试验电路,所述的负载柜包括若干个线性负载和若干个非线性负载,由一个或不止一个的线性负载与/或一个或不止一个的非线性负载组合成若干个负载支路,所述的上位机平台还包括机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块,所述的机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块发出指令将负载柜内的负载支路分别与所述的点接触式拉弧装置、电缆碳化装置、电缆切割装置进行连接,所述的机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块还按照动作特性的试验要求输出控制指令至所述的AFDD动作特性综合试验电路。将机械式故障电弧发生装置设计为可以提供位于不同类型的试验条件下,接载多样负载时的故障电弧源信号,提供了完整的AFDD试验方案,且由机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块控制输出试验指令,无需人工投切试验电路,进一步提高了AFDD监测系统的智能性。
特别的,所述的故障波形数据包括一个完整的周期,所述的完整的周期包括燃弧前0.5秒,燃弧时N秒,熄弧后0.5秒的波形,其中,N值为根据电弧发生装置的不同,所述的AFDD试件允许的最大脱扣时间,所述的故障波形数据还包括试验项目类型、负载类型和试验时间,所述的波形库数据提取与输出模块还可判断所述的被指定输出的波形是否为一个完整的周期,如果完整的话,则经所述的高速数据采集卡实现数模转换并输出所述的被指定输出的波形。通过以上的上位机设计,可完整地采集到故障电弧信号的能量产生及变化的周期,保证故障电弧源信号的完整性,准确地模拟了故障电弧信号的动特性。
附图说明
图1是本发明实施例的原理方框图。
具体实施方式
如图1所示,一种AFDD智能检测系统,包括
机械式故障电弧发生装置,用于产生故障电弧源信号;
第一信号采集模块,用于实时采集故障电弧源信号的线路电流与燃弧位置的电压;
电弧故障波形发生装置,包括波形隔离输出模块和功率放大模块,电弧故障波形发生装置用于输出模拟故障电弧信号,模拟故障电弧信号与故障电弧源信号的电参数保持一致的重合度;
高速数据采集卡,用于模拟-数字信号的相互转换以及信号传输;
以及上位机平台,上位机平台包括电弧波形数据采集与分析模块、可搜索故障电弧波形数据库生成模块、波形库数据提取与输出模块以及AFDD状态监测模块,第一信号采集模块的采集的线路电流与燃弧位置的电压经高速数据采集卡进行模数转换后,传送至电弧波形数据采集与分析模块,并进行故障波形数据的时域分析与频域分析,由可搜索故障电弧波形数据库生成模块将故障波形分析数据存入波形数据库中,当用户选择指定波形输出时,波形库数据提取与输出模块从波形数据库中提取被指定输出的波形,并经高速数据采集卡进行数模转换后,传送至电弧故障波形发生装置的输入端,机械式故障电弧发生装置的输出端和电弧故障波形发生装置的输出端并接后接入AFDD试件,由AFDD状态监测模块监测AFDD试件的保护动作特性。
电弧故障波形发生装置还包括第二信号采集模块,第二信号采集模块采集功率放大模块的输出信号,并经高速数据采集卡传送至上位机平台,上位机平台还包括波形自检模块,波形自检模块将功率放大模块的输出信号与被指定输出的波形进行重合度比对,若比对结果在阈值范围内,记录AFDD试件的测试结果,否则,舍弃当次AFDD试件的测试结果,重新测试。
机械式故障电弧发生装置包括点接触式拉弧装置、电缆碳化装置、电缆切割装置、负载柜和AFDD动作特性综合试验电路,负载柜包括若干个线性负载和若干个非线性负载,由一个或不止一个的线性负载与/或一个或不止一个的非线性负载组合成若干个负载支路,上位机平台还包括机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块,机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块发出指令将负载柜内的负载支路分别与点接触式拉弧装置、电缆碳化装置、电缆切割装置进行连接,机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块还按照动作特性的试验要求输出控制指令至AFDD动作特性综合试验电路。
故障波形数据包括一个完整的周期,完整的周期包括燃弧前0.5秒,燃弧时N秒,熄弧后0.5秒的波形,其中,N值为根据电弧发生装置的不同,AFDD试件允许的最大脱扣时间,故障波形数据还包括试验项目类型、负载类型和试验时间,波形库数据提取与输出模块还可判断被指定输出的波形是否为一个完整的周期,如果完整的话,则经高速数据采集卡实现数模转换并输出被指定输出的波形。

Claims (5)

1.一种AFDD智能检测系统,其特征在于:包括
机械式故障电弧发生装置,用于产生故障电弧源信号;
第一信号采集模块,用于实时采集所述的故障电弧源信号的线路电流与燃弧位置的电压;
电弧故障波形发生装置,包括波形隔离输出模块和功率放大模块,所述的电弧故障波形发生装置用于输出模拟故障电弧信号,所述的模拟故障电弧信号与所述的故障电弧源信号的电参数保持一致的重合度;
高速数据采集卡,用于模拟-数字信号的相互转换以及信号传输;
以及所述的上位机平台,所述的上位机平台包括电弧波形数据采集与分析模块、可搜索故障电弧波形数据库生成模块、波形库数据提取与输出模块以及AFDD状态监测模块,所述的第一信号采集模块的采集的线路电流与燃弧位置的电压经所述的高速数据采集卡进行模数转换后,传送至所述的电弧波形数据采集与分析模块,并进行故障波形数据的时域分析与频域分析,由所述的可搜索故障电弧波形数据库生成模块将故障波形分析数据存入波形数据库中,当用户选择指定波形输出时,所述的波形库数据提取与输出模块从所述的波形数据库中提取被指定输出的波形,并经所述的高速数据采集卡进行数模转换后,传送至所述的电弧故障波形发生装置的输入端,所述的机械式故障电弧发生装置的输出端和所述的电弧故障波形发生装置的输出端并接后接入AFDD试件,由所述的AFDD状态监测模块监测所述的AFDD试件的保护动作特性。
2.根据权利要求1所述的AFDD智能检测系统,其特征在于:所述的电弧故障波形发生装置还包括第二信号采集模块,所述的第二信号采集模块采集所述的功率放大模块的输出信号,并经所述的高速数据采集卡传送至所述的上位机平台,所述的上位机平台还包括波形自检模块,所述的波形自检模块将所述的功率放大模块的输出信号与所述的被指定输出的波形进行重合度比对,若比对结果在阈值范围内,记录所述的AFDD试件的测试结果,否则,舍弃当次AFDD试件的测试结果,重新测试。
3.根据权利要求1或2所述的AFDD智能检测系统,其特征在于:所述的机械式故障电弧发生装置包括点接触式拉弧装置、电缆碳化装置、电缆切割装置、负载柜和AFDD动作特性综合试验电路,所述的负载柜包括若干个线性负载和若干个非线性负载,由一个或不止一个的线性负载与/或一个或不止一个的非线性负载组合成若干个负载支路,所述的上位机平台还包括机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块,所述的机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块发出指令将负载柜内的负载支路分别与所述的点接触式拉弧装置、电缆碳化装置、电缆切割装置进行连接,所述的机械式电弧发生装置的控制及状态监测模块还按照动作特性的试验要求输出控制指令至所述的AFDD动作特性综合试验电路。
4.根据权利要求1或2所述的AFDD智能检测系统,其特征在于:所述的故障波形数据包括一个完整的周期,所述的完整的周期包括燃弧前0.5秒,燃弧时N秒,熄弧后0.5秒的波形,其中,N值为根据电弧发生装置的不同,所述的AFDD试件允许的最大脱扣时间,所述的故障波形数据还包括试验项目类型、负载类型和试验时间,所述的波形库数据提取与输出模块还可判断所述的被指定输出的波形是否为一个完整的周期,如果完整的话,则经所述的高速数据采集卡实现数模转换并输出所述的被指定输出的波形。
5.根据权利要求3所述的AFDD智能检测系统,其特征在于:所述的故障波形数据包括一个完整的周期,所述的完整的周期包括燃弧前0.5秒,燃弧时N秒,熄弧后0.5秒的波形,其中,N值为根据电弧发生装置的不同,所述的AFDD试件允许的最大脱扣时间,所述的故障波形数据还包括试验项目类型、负载类型和试验时间,所述的波形库数据提取与输出模块还可判断所述的被指定输出的波形是否为一个完整的周期,如果完整的话,则经所述的高速数据采集卡实现数模转换并输出所述的被指定输出的波形。
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