CN113030626A - 模拟故障电弧检测系统 - Google Patents

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胡德霖
胡醇
杨燕萍
赵国才
郑伦旭
王欣
叶谦
齐飞
杨汝涛
章德武
吴新新
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Abstract

本发明公开模拟故障电弧检测系统，其包括：电弧发生装置，电弧发生装置用于产生模拟电弧；高速摄像装置，至少三个高速摄像装置以电弧发生装置为圆心，沿其周向均分分布，高速摄像装置用于拍摄电弧图片；控制装置，分别与电弧发生装置和高速摄像装置电连接，控制装置用于控制电弧发生装置及高速摄像装置实现同步工作。本发明模拟故障电弧检测系统采用多个高速摄像装置同时多角度对电弧发生装置产生的模拟电弧进行拍摄记录，实现多角度全方位对电弧的检测，使得后续电弧的分析判断结果更精准，可靠性高。

Description

模拟故障电弧检测系统
技术领域
本发明属于电气检测技术领域，具体涉及一种模拟故障电弧检测系统。
背景技术
故障电弧一直以来都是不可忽视的主要因素之一，故障电弧诊断技术克服了传统用电保护设备对串联型电弧故障无法识别的缺点，大大降低故障电弧可能引起的火灾事故的概率。
在实验室条件下研究故障电弧特性，常常需要建立点需要搭建电弧故障试验平台，采用电弧发生器模拟故障电弧的产生。电弧试验中，需要借助高速摄像机拍摄试验过程，以便于对试验过程中产生的电弧进行分析从而得到准确的结果判定。但是，现有的实验过程采用一个相机一个方向进行检测，其分析判断结果往往不精准，可靠性低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种模拟故障电弧检测系统。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明公开一种模拟故障电弧检测系统，包括：
电弧发生装置，电弧发生装置用于产生模拟电弧；
高速摄像装置，至少三个高速摄像装置以电弧发生装置为圆心，沿其周向均分分布，高速摄像装置用于拍摄电弧图片；
控制装置，分别与电弧发生装置和高速摄像装置电连接，控制装置用于控制电弧发生装置及高速摄像装置实现同步工作。
本发明模拟故障电弧检测系统采用多个高速摄像装置同时多角度对电弧发生装置产生的模拟电弧进行拍摄记录，实现多角度全方位对电弧的检测，使得后续电弧的分析判断结果更精准，可靠性高。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，每个高速摄像装置均能发生移动，且相邻高速摄像装置之间的相对位置不变。
采用上述优选的方案，能够变更高速摄像装置的位置，实现多方位的对电弧的拍摄。
作为优选的方案，每个高速摄像装置设置于独立的滑板上，滑板与地面上的环形导轨滑动连接，每个滑板均与滑板驱动装置传动连接，滑板驱动装置与控制装置电连接。
采用上述优选的方案，结构简单，高速摄像装置的位置变更快速。控制装置控制每个高速摄像装置移动同样的角度。
作为优选的方案，电弧发生装置设置于升降平台上，升降平台与升降驱动装置传动连接，升降驱动装置与控制装置电连接。
采用上述优选的方案，便于调节电弧发生装置的高度。
作为优选的方案，在电弧发生装置上设有用于放置图片标定体的标定区域，且标定区域的中心与电弧发生装置电弧发生区域的中心处于同一轴线上。
采用上述优选的方案，在进行电弧实验前，采用图片标定体对高速摄像装置进行标定。且在标定时，需要保证图片标定体与电弧发生区域处于同一水平面或同一水平面的附近。
作为优选的方案，电弧发生装置包括：
电弧发生箱，电弧发生箱具有封闭腔体，且为透明箱体；
负载端电弧发生组件，设置于封闭腔体内，包括：负载端电弧发生座以及设置于电弧端电弧发生座上的负载端电弧发生触片，负载端电弧发生座通过导线与外接的负载端子电连接；
电源端电弧发生组件，设置于封闭腔体内，且设置于负载电弧发生组件的上方，包括：电源端电弧发生座以及设置于电源端电弧发生座上与负载端电弧发生触片相对应的电源端电弧发生触片，电源端电弧发生座通过导线与外接的电源端子电连接；
距离调节组件，距离调节组件与电源端电弧发生座传动连接，距离调节组件用于驱动电源端电弧发生座升降，调节负载端电弧发生触片与电源端电弧发生触片之间的距离。
采用上述优选的方案，实现电弧产生。
作为优选的方案，距离调节组件包括：
连接杆，连接杆的一端与调节杆连接，相对另一端与电源端电弧发生座连接；
调节杆，调节杆穿过电弧发生箱上的通孔，并能够沿通孔滑动；
压环，套设于调节杆上，与调节杆固定连接；
复位弹簧，套设于调节杆上，且复位弹簧一端与电弧发生箱接触，且相对另一端与压环接触。
采用上述优选的方案，调节负载端电弧发生触片与电源端电弧发生触片之间的距离，且可以快速复位。
作为优选的方案，电弧发生箱安装于基板上，基板与振动组件传动连接。
采用上述优选的方案，测试在振动环境下，对电弧的影响。
作为优选的方案，振动组件包括：
支撑座，在支撑座上设有至少两根支撑杆；
振动网板，安装于基板上，振动网板至少两端为振动端，振动端套设于支撑杆上；
U型夹持块，振动网板的振动端伸入U型夹持块的开口，U型夹持块用于夹持振动网板；
振动驱动装置，与U型夹持块传动连接，用于带动其振动。
采用上述优选的方案，结构简单，可以模拟振动环境。
作为优选的方案，在每根支撑杆上均设有上、下限位块，且在上限位块和振动网板振动端之间以及下限位块和振动网板振动端之间均设有弹簧。
采用上述优选的方案，可以更有效模拟振动环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的模拟故障电弧检测系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的电弧发生装置的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的振动网板的结构示意图。
其中：1-电弧发生装置，11-电弧发生箱，121-负载端电弧发生座，122-负载端电弧发生触片，123-负载端子电连接，131-电源端电弧发生座，132-电源端电弧发生触片，133-电源端子电连接，141-连接杆，142-调节杆，143-压环，144-复位弹簧，2-高速摄像装置，3-环形导轨，4-基板，51-支撑座，511-支撑杆，52-振动网板，521-振动端，53-U型夹持块，54-振动驱动装置，55-上限位块，56-下限位块，57-弹簧，6-升降平台。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件，不应当解释为排除附加的部件。
为了达到本发明的目的，模拟故障电弧检测系统的其中一些实施例中，如图1所示，模拟故障电弧检测系统包括：
电弧发生装置1，电弧发生装置1用于产生模拟电弧；
高速摄像装置2，四个高速摄像装置2以电弧发生装置1为圆心，沿其周向均分分布，高速摄像装置2用于拍摄电弧图片；
控制装置，分别与电弧发生装置1和高速摄像装置2电连接，控制装置用于控制电弧发生装置1及高速摄像装置2实现同步工作。
对于本领域的技术人员而言，其在进行模拟故障电弧实验时，往往实验多次，发现实验结果往往不尽人意。发明人发现，电弧在产生时，其为一个立体结构，采用一个高速摄像装置从一个角度进行单一的拍摄其往往精度不够，准确性低下。发明人发现了本领域技术人员难以发现的技术问题，并提出了对应的解决方案，本申请具有一定的新创性。
本发明模拟故障电弧检测系统采用多个高速摄像装置2同时多角度对电弧发生装置1产生的模拟电弧进行拍摄记录，实现多角度全方位对电弧的检测，使得后续电弧的分析判断结果更精准，可靠性高。
控制装置可以将同一实验多个高速摄像装置2拍摄的电弧图片进行拼接，形成某个实验的电弧图片集。再需要进行对比时，将不同实验的电弧图片集进行对比，分析判断的结果更精准。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，每个高速摄像装置2均能发生移动，且相邻高速摄像装置2之间的相对位置不变。
采用上述优选的方案，能够变更高速摄像装置2的位置，实现多方位的对电弧的拍摄。
进一步，在上述实施方式的基础上，每个高速摄像装置2设置于独立的滑板上，滑板与地面上的环形导轨3滑动连接，每个滑板均与滑板驱动装置传动连接，滑板驱动装置与控制装置电连接。
采用上述优选的方案，结构简单，高速摄像装置2的位置变更快速。控制装置控制每个高速摄像装置2移动同样的角度。
进一步，在上述实施方式的基础上，电弧发生装置1设置于升降平台6上，升降平台6与升降驱动装置传动连接，升降驱动装置与控制装置电连接。
采用上述优选的方案，便于调节电弧发生装置1的高度。
进一步，在上述实施方式的基础上，在电弧发生装置1上设有用于放置图片标定体的标定区域，且标定区域的中心与电弧发生装置1电弧发生区域的中心处于同一轴线上。
采用上述优选的方案，在进行电弧实验前，采用图片标定体对高速摄像装置进行标定，保证高速摄像机后续采集到的电弧图片均满足要求。且在标定时，需要保证图片标定体与电弧发生区域处于同一水平面或同一水平面的附近。图片标定体可以但不限于为：具有黑白棋面的正六面体。
如图2-3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，电弧发生装置1包括：
电弧发生箱11，电弧发生箱11具有封闭腔体，且为透明箱体；
负载端电弧发生组件，设置于封闭腔体内，包括：负载端电弧发生座121以及设置于电弧端电弧发生座上的负载端电弧发生触片122，负载端电弧发生座121通过导线与外接的负载端子电连接123；
电源端电弧发生组件，设置于封闭腔体内，且设置于负载电弧发生组件的上方，包括：电源端电弧发生座131以及设置于电源端电弧发生座131上与负载端电弧发生触片122相对应的电源端电弧发生触片132，电源端电弧发生座131通过导线与外接的电源端子电连接133；
距离调节组件距离调节组件与电源端电弧发生座131传动连接，距离调节组件用于驱动电源端电弧发生座131升降，调节负载端电弧发生触片122与电源端电弧发生触片132之间的距离。
采用上述优选的方案，实现电弧产生。负载端电弧发生触片122与电源端电弧发生触片132之间的接触部分即为电弧发生区域。
进一步，在上述实施方式的基础上，距离调节组件包括：
连接杆141，连接杆141的一端与调节杆142连接，相对另一端与电源端电弧发生座131连接；
调节杆142，调节杆142穿过电弧发生箱11上的通孔，并能够沿通孔滑动；
压环143，套设于调节杆142上，与调节杆142固定连接；
复位弹簧144，套设于调节杆142上，且复位弹簧144一端与电弧发生箱11接触，且相对另一端与压环143接触。
采用上述优选的方案，调节负载端电弧发生触片122与电源端电弧发生触片132之间的距离，且可以快速复位。
进一步，压环143与压环143驱动装置传动连接，压环143驱动装置与控制装置电连接，控制装置控制压环143向下运动，调节负载端电弧发生触片122与电源端电弧发生触片132之间的距离，复位弹簧144用于复位。
进一步，在负载端电弧发生触片122与电源端电弧发生触片132上设有与控制装置电连接的压力传感器，可以检测在不同压力状态下，电弧的形态变化。
进一步，在上述实施方式的基础上，电弧发生箱11安装于基板4上，基板4与振动组件传动连接。
采用上述优选的方案，测试在振动环境下，对电弧的影响。
进一步，在上述实施方式的基础上，振动组件包括：
支撑座51，在支撑座51上设有四根支撑杆511；
振动网板52，安装于基板4上，振动网板52的四端为振动端521，振动端521套设于支撑杆511上；
U型夹持块53，振动网板52的振动端521伸入U型夹持块53的开口，U型夹持块53用于夹持振动网板52；
振动驱动装置54，与U型夹持块53传动连接，用于带动其振动。
采用上述优选的方案，结构简单，可以模拟振动环境。
进一步，在上述实施方式的基础上，在每根支撑杆511上均设有上、下限位块，且在上限位块55和振动网板52振动端521之间以及下限位块56和振动网板52振动端521之间均设有弹簧57。
采用上述优选的方案，可以更有效模拟振动环境。
进一步，在上述实施方式的基础上，可以在电弧发生箱11内填充绝缘气体，绝缘气体包括但不限于六氟化硫、空气、氮气或二氧化碳等。在电弧发生箱11内可以设有与控制装置电连接的温度传感器，电弧发生箱11上设有进气口和出气口，进气口和出气口与气体温度调节装置连通，气体温度调节装置用于调节电弧发生箱11的内部温度。
通过温度传感器和气体温度调节装置可以检测在不同温度状态下，电弧的形态变化。
以上多种实施方式可交叉并行实现。
本发明公开一种模拟故障电弧检测系统，其可以检测触片之间的压力、振动频率、振动幅度、电流大小、温度等因素对电弧产生的影响，且每一种检测，均采用多个高速摄像装置进行电弧图片的采集，保证检测的精确度高，可靠性强。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.模拟故障电弧检测系统，其特征在于，包括：
电弧发生装置，所述电弧发生装置用于产生模拟电弧；
高速摄像装置，至少三个高速摄像装置以所述电弧发生装置为圆心，沿其周向均分分布，所述高速摄像装置用于拍摄电弧图片；
控制装置，分别与所述电弧发生装置和高速摄像装置电连接，所述控制装置用于控制所述电弧发生装置及高速摄像装置实现同步工作。
2.根据权利要求1所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，每个所述高速摄像装置均能发生移动，且相邻所述高速摄像装置之间的相对位置不变。
3.根据权利要求2所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，每个所述高速摄像装置设置于独立的滑板上，所述滑板与地面上的环形导轨滑动连接，每个所述滑板均与滑板驱动装置传动连接，所述滑板驱动装置与控制装置电连接。
4.根据权利要求3所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，所述电弧发生装置设置于升降平台上，所述升降平台与升降驱动装置传动连接，所述升降驱动装置与所述控制装置电连接。
5.根据权利要求4所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，在所述电弧发生装置上设有用于放置图片标定体的标定区域，且所述标定区域的中心与所述电弧发生装置电弧发生区域的中心处于同一轴线上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，所述电弧发生装置包括：
电弧发生箱，所述电弧发生箱具有封闭腔体，且为透明箱体；
负载端电弧发生组件，设置于所述封闭腔体内，包括：负载端电弧发生座以及设置于所述电弧端电弧发生座上的负载端电弧发生触片，所述负载端电弧发生座通过导线与外接的负载端子电连接；
电源端电弧发生组件，设置于所述封闭腔体内，且设置于所述负载电弧发生组件的上方，包括：电源端电弧发生座以及设置于所述电源端电弧发生座上与所述负载端电弧发生触片相对应的电源端电弧发生触片，所述电源端电弧发生座通过导线与外接的电源端子电连接；
距离调节组件，所述距离调节组件与所述电源端电弧发生座传动连接，所述距离调节组件用于驱动所述电源端电弧发生座升降，调节所述负载端电弧发生触片与电源端电弧发生触片之间的距离。
7.根据权利要求6所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，所述距离调节组件包括：
连接杆，所述连接杆的一端与调节杆连接，相对另一端与所述电源端电弧发生座连接；
调节杆，所述调节杆穿过所述电弧发生箱上的通孔，并能够沿所述通孔滑动；
压环，套设于所述调节杆上，与所述调节杆固定连接；
复位弹簧，套设于所述调节杆上，且所述复位弹簧一端与所述电弧发生箱接触，且相对另一端与所述压环接触。
8.根据权利要求6所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，所述电弧发生箱安装于基板上，所述基板与振动组件传动连接。
9.根据权利要求8所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，所述振动组件包括：
支撑座，在所述支撑座上设有至少两根支撑杆；
振动网板，安装于所述基板上，所述振动网板至少两端为振动端，所述振动端套设于所述支撑杆上；
U型夹持块，所述振动网板的振动端伸入所述U型夹持块的开口，所述U型夹持块用于夹持所述振动网板；
振动驱动装置，与所述U型夹持块传动连接，用于带动其振动。
10.根据权利要求9所述的模拟故障电弧检测系统，其特征在于，在每根所述支撑杆上均设有上、下限位块，且在所述上限位块和振动网板振动端之间以及下限位块和振动网板振动端之间均设有弹簧。
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