用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，該裝置包括如下部分：功率輸入模塊、電弧故障保護電器測試接口、故障電弧模擬發生模塊、電氣特征采集和分析模塊、負載接口。本發明的有益效果是，該裝置整合了滴液裝置和滴液收集容器，在保證實驗效果的前提下壓縮了試驗裝置的體積，適用范圍廣，操作簡便，測試成本低。
【專利說明】
用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置
技術領域
[0001]本發明涉及配電線路末端的低壓保護領域，特別是一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置。
【背景技術】
[0002]由于高空和地面間溫差很大，飛機內會凝結很多濕氣，所以航空導線一旦受損，濕氣就會進入絕緣之中，在導線之間形成通路，引起電弧。這種電弧就稱為濕電弧，因其較小，在暴露處反復出現的時間可能很短，不能使斷路器跳閘，故很難被發現，但隨著時間的推移，最終可能造成電線短路，引發火災。
[0003]濕電弧故障電弧的非線性特征阻抗會引起電氣輸配電網絡周期性波形的失真。因此大部分檢測方法的目的是要識別電壓和電流中與電弧故障有關的特征。檢測技術中一般包括這兩個基本步驟:特征提取和模式識別。
[0004]現有專利中用于濕電弧故障檢測的試驗裝置存在的問題或缺點:
[0005]1.現有技術設計的裝置，未將滴液裝置和滴液收集容器整合，系統復雜，體積龐大，其應用領域有限。
[0006]2.現有技術設計的裝置，滴液裝置多為精密蠕動栗和注射栗。其造價昂貴，大幅提高了試驗成本。
[0007]3.現有技術設計的裝置無法達到最新的相關標準的規則要求，其在操作安全性和設計規范性上有欠缺。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置。
[0009]實現上述目的本發明的技術方案為，一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，如圖1所示，該裝置包括如下部分:
[0010]功率輸入模塊:直接與電網或者各類供電電源電氣連接，向裝置內引入某一頻率的單相或三相交流電；
[0011]電弧故障保護電器測試接口:與功率輸入模塊電氣連接，作為對產品進行性能測試的預留接口；
[0012]故障電弧模擬發生模塊:與電弧故障保護電器測試接口電氣連接，所述電弧故障模擬發生模塊包括兩個組件:滴液裝置，滴液收集容器；
[0013]電氣特征采集和分析模塊:與故障電弧模擬發生模塊電氣連接，采集主回路中的電流信號和負載兩端的電壓信號，將采集到的電氣信號本地存儲或直接發送至上位機分析處理；
[0014]負載接口:與電氣特征采集和分析模塊電氣連接，用以接入需測試其故障電弧特性的負載。
[0015]所述功率輸入模塊也可通過靜止變頻器與電網電氣連接，并通過靜止變頻器將電網的工頻電壓轉換成中頻電壓引入裝置回路。將電網的工頻電壓轉換成中頻電壓引入裝置回路的靜止變頻器的型號可為RJF60-11002型，單相最大容量2KVA，或CIF-3030MP型，三相最大容量35KVA。
[0016]所述電弧故障保護電器測試接口作為對產品進行性能測試的預留接口在仿真試驗的過程中可用小型斷路器替代。
[0017]如圖2所示，所述故障電弧模擬發生模塊是由滴液裝置和滴液收集容器組成。
[0018]如圖2所示，所述滴液裝置部分是由傳動絲杠與支撐光杠、驅動傳動絲杠與支撐光杠動作的步進電機及其控制系統、安放滴液收集容器的絕緣底座以及安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的活動塊4和注射器夾具共同組成的。
[0019]如圖3所示，所述滴液收集容器部分是由收集滴液的主體容器、固定導線束的緊固孔和絕緣導軌共同組成。主體容器為絕緣件。
[0020]如圖4所示，所述步進電機及其控制系統是由驅動傳動絲杠與支撐光杠動作的步進電機及其聯軸器、驅動步進電機工作的步進電機驅動器、控制步進電機驅動器工作的步進電機控制器共同組成。步進電機為標準42型步進電機，驅動器為TC8640型，控制器為TC5510 型。
[0021]如圖5所示，注射器夾具是由安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的夾具固定部分、夾具活動部分、緊固件共同組成。可夾持容量為lmL-150mL的標準注射器。
[0022]如圖6所示，所述電氣特征采集和分析模塊20的型號可為Flukel760。電壓互感器夾持在負載兩端，鉗形電流互感器箍在主回路進線處。
[0023]所述負載接口可接入純阻性負載、阻感負載和阻容負載，通過這三類負載的排列組合能夠模擬出多種典型的負載特性，某些難以模擬的特殊負載通過直接接入實物的方式來解決；
[0024]利用本發明的技術方案制作的用于模擬交流濕電弧故障的試驗仿真裝置，是參照國內外最新的相關航空標準而設計的，針對依據相同標準制造的產品，能夠滿足執行相應的性能測試試驗程序的要求，同時也可應用于電弧故障基礎理論研究。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明所述用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置的模塊連接結構示意圖；
[0026]圖2是本發明所述故障電弧模擬發生模塊的結構示意圖；
[0027]圖3是本發明所述滴液收集容器的結構示意圖；
[0028]圖4是本發明所述步進電機及其控制系統的結構示意圖；
[0029]圖5是本發明所述注射器夾具的結構示意圖；
[0030]圖6是本發明所述電氣特征采集和分析模塊的單相測量電路圖。
[0031]圖中，1、滴液裝置;2、注射器夾具;3、步進電機及其控制系統;4、活動塊;5、傳動絲杠與支撐光杠;6、滴液收集容器;7、絕緣底座;8、絕緣導軌;9、緊固孔；10、主體容器；11、步進電機及其聯軸器;12、步進電機驅動器;13、步進電機控制器14、夾具固定部分;15、夾具活動部分；16、緊固件；17、功率輸入模塊；18、電弧故障保護電器測試接口； 19、故障電弧模擬發生模塊;20、電氣特征采集和分析模塊;21、負載接口。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明的實施例進行具體說明；
[0033]實施例1
[0034]如圖1-6所示，一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，該裝置包括如下部分:
[0035]功率輸入模塊17:與電網或者供電電源電氣連接，給整個裝置提供單相或三相交流電；
[0036]電弧故障保護電器測試接口18:與功率輸入模塊電氣連接，作為對產品進行性能測試的預留接口；
[0037]電弧故障模擬發生模塊19:與電弧故障保護電器測試接口電氣連接，所述電弧故障模擬發生模塊是由滴液裝置和滴液收集容器兩部分構成的；
[0038]電氣特征采集和分析模塊20:與電弧故障模擬發生模塊電氣連接，采集主回路中的電流信號和負載兩端的電壓信號，將采集到的電氣信號本地存儲或直接發送至上位機分析處理；
[0039]負載接口21:與電氣特征采集和分析模塊電氣連接，連接測試其電弧故障特性的負載。
[0040]所述功率輸入模塊17直接與電網電氣連接，給整個裝置提供單相或三相交流電；
[0041]或者，
[0042]所述功率輸入模塊通過靜止變頻器與電網電氣連接，并通過靜止變頻器將電網的工頻電壓轉換成中頻電壓引入裝置回路，給整個裝置提供單相或三相交流電。
[0043]所述電弧故障保護電器測試接口18，作為對產品進行性能測試的預留接口。
[0044]所述電弧故障模擬發生模塊19是由滴液裝置I和滴液收集容器6組成。
[0045]所述滴液裝置I是由底座7、設置在底座上的步進電機及其控制系統3，設置在底座上的傳動絲杠與支撐光杠5、安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的活動塊4和注射器夾具2共同組成的，步進電機驅動傳動絲杠與支撐光杠動作。
[0046]所述滴液收集容器6是由設置在底座上的收集滴液的主體容器10、設在在主體容器內用于固定導線束的緊固孔9和設置在緊固孔處的絕緣導軌8共同組成。
[0047]所述步進電機及其控制系統3是由驅動傳動絲杠與支撐光杠動作的步進電機及其聯軸器U、驅動步進電機工作的步進電機驅動器12、控制步進電機驅動器工作的步進電機控制器13共同組成。
[0048]所述的注射器夾具是由安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的夾具固定部分14、夾具活動部分15，以及驅動夾具夾緊的緊固件16共同組成。
[0049]電氣特征采集和分析模塊20采用FLUKE1760型電能質量分析儀。
[0050]所述負載接口21可接入純阻性負載、阻感負載、阻容負載及各種實物負載。
[0051]圖2是本發明所述故障電弧模擬發生模塊的結構示意圖，是由滴液裝置I和滴液收集容器6組成。選取容量合適的注射器，注滿溶液，由注射器夾具2夾持，活塞部分向上，針頭部分向下。調節步進電機及其控制系統3，使活動塊4貼緊活塞上部。將導線束穿過主體容器10兩側的緊固孔9，用尼龍扎帶將導線束固定在兩側的絕緣導軌8上，調節導線束呈左右對稱，水平放置狀態，并大致位于注射器的正下方，之后按實驗要求連接導線束其他電氣接線。啟動步進電機及其控制系統3，使活動塊4按定速均勻向下運動，擠壓注射器活塞，使注射器向導線束均勻噴射溶液，用以模擬航空濕電弧。
[0052]實施例2
[0053]如圖1-6所示，一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，該裝置包括如下部分:
[0054]功率輸入模塊17:與電網或者供電電源電氣連接，給整個裝置提供單相或三相交流電；
[0055]小型斷路器:與功率輸入模塊電氣連接，試驗仿真中用一個小型斷路器替代原來的電弧故障保護電器測試接口 ；
[0056]電弧故障模擬發生模塊19:與電弧故障保護電器測試接口電氣連接，所述電弧故障模擬發生模塊是由滴液裝置和滴液收集容器兩部分構成的；
[0057]電氣特征采集和分析模塊20:與電弧故障模擬發生模塊電氣連接，采集主回路中的電流信號和負載兩端的電壓信號，將采集到的電氣信號本地存儲或直接發送至上位機分析處理；
[0058]負載接口21:與電氣特征采集和分析模塊電氣連接，連接測試其電弧故障特性的負載。
[0059]所述功率輸入模塊17直接與電網電氣連接，給整個裝置提供單相或三相交流電；
[0060]或者，
[0061 ]所述功率輸入模塊通過靜止變頻器與電網電氣連接，并通過靜止變頻器將電網的工頻電壓轉換成中頻電壓引入裝置回路，給整個裝置提供單相或三相交流電。
[0062]在試驗仿真中，如果不需要對產品性能測試預留接口，只需要用一個小型斷路器替代原來的電弧故障保護電器測試接口。
[0063]所述電弧故障模擬發生模塊19是由滴液裝置I和滴液收集容器6組成。
[0064]所述滴液裝置I是由底座7、設置在底座上的步進電機及其控制系統3，設置在底座上的傳動絲杠與支撐光杠5、安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的活動塊4和注射器夾具2共同組成的，步進電機驅動傳動絲杠與支撐光杠動作。
[0065]所述滴液收集容器6是由設置在底座上的收集滴液的主體容器10、設在在主體容器內用于固定導線束的緊固孔9和設置在緊固孔處的絕緣導軌8共同組成。
[0066]所述步進電機及其控制系統3是由驅動傳動絲杠與支撐光杠動作的步進電機及其聯軸器U、驅動步進電機工作的步進電機驅動器12、控制步進電機驅動器工作的步進電機控制器13共同組成。
[0067]所述的注射器夾具是由安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的夾具固定部分14、夾具活動部分15，以及驅動夾具夾緊的緊固件16共同組成。
[0068]電氣特征采集和分析模塊20采用FLUKE1760型電能質量分析儀。
[0069]所述負載接口21可接入純阻性負載、阻感負載、阻容負載及各種實物負載。
[0070]圖2是本發明所述故障電弧模擬發生模塊的結構示意圖，是由滴液裝置I和滴液收集容器6組成。選取容量合適的注射器，注滿溶液，由注射器夾具2夾持，活塞部分向上，針頭部分向下。調節步進電機及其控制系統3，使活動塊4貼緊活塞上部。將導線束穿過主體容器10兩側的緊固孔9，用尼龍扎帶將導線束固定在兩側的絕緣導軌8上，調節導線束呈左右對稱，水平放置狀態，并大致位于注射器的正下方，之后按實驗要求連接導線束其他電氣接線。啟動步進電機及其控制系統3，使活動塊4按定速均勻向下運動，擠壓注射器活塞，使注射器向導線束均勻噴射溶液，用以模擬航空濕電弧。
[0071]上述實施實例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，該裝置包括如下部分: 功率輸入模塊(17):與電網或者供電電源電氣連接，給整個裝置提供單相或三相交流電； 電弧故障保護電器測試接口(18):與功率輸入模塊電氣連接； 電弧故障模擬發生模塊(19):與電弧故障保護電器測試接口電氣連接，所述電弧故障模擬發生模塊是由滴液裝置和滴液收集容器兩部分構成的； 電氣特征采集和分析模塊(20):與電弧故障模擬發生模塊電氣連接，采集主回路中的電流信號和負載兩端的電壓信號，將采集到的電氣信號本地存儲或直接發送至上位機分析處理； 負載接口(21):與電氣特征采集和分析模塊電氣連接，連接測試其電弧故障特性的負載。2.根據權利要求1所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于， 所述功率輸入模塊(17)直接與電網電氣連接，給整個裝置提供單相或三相交流電； 或者， 所述功率輸入模塊通過靜止變頻器與電網電氣連接，并通過靜止變頻器將電網的工頻電壓轉換成中頻電壓引入裝置回路，給整個裝置提供單相或三相交流電。3.根據權利要求1所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，所述電弧故障保護電器測試接口(18)為對產品進行性能測試的預留接口。4.根據權利要求1所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，所述電弧故障模擬發生模塊(19)是由滴液裝置(I)和滴液收集容器(6)組成。5.根據權利要求4所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝，其特征在于，所述滴液裝置(I)是由底座(7)、設置在底座上的步進電機及其控制系統(3)，設置在底座上的傳動絲杠與支撐光杠(5)、安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的活動塊(4)和注射器夾具(2)共同組成的，步進電機驅動傳動絲杠與支撐光杠動作。6.根據權利要求4所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，所述滴液收集容器(6)是由設置在底座上的收集滴液的主體容器(10)、設在主體容器內用于固定導線束的緊固孔(9)和設置在緊固孔處的絕緣導軌(8)共同組成。7.根據權利要求5所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，所述步進電機及其控制系統(3)是由驅動傳動絲杠與支撐光杠動作的步進電機及其聯軸器(11)、驅動步進電機工作的步進電機驅動器(12)、控制步進電機驅動器工作的步進電機控制器(13)共同組成。8.根據權利要求5所述的用于模擬航空濕電弧故障的試驗仿真裝，其特征在于，所述的注射器夾具是由安裝在傳動絲杠與支撐光杠上的夾具固定部分(14)、夾具活動部分(15)，以及驅動夾具夾緊的緊固件(16)共同組成。9.根據權利要求1-8中任一所述的用于模擬交流電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，電氣特征采集和分析模塊(20)采用FLUKE 1760型電能質量分析儀。10.根據權利要求1-8中任一所述的用于模擬交流電弧故障的試驗仿真裝置，其特征在于，所述負載接口(21)可接入純阻性負載、阻感負載、阻容負載及各種實物負載。
【文檔編號】G01R31/00GK106093663SQ201610624680
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月28日 公開號201610624680.3, CN 106093663 A, CN 106093663A, CN 201610624680, CN-A-106093663, CN106093663 A, CN106093663A, CN201610624680, CN201610624680.3
【發明人】崔芮華, 劉骉, 李超, 王紹敏, 賈霄翔
【申請人】河北工業大學