CN102818990A - 一种评估故障电弧断路器质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种评估故障电弧断路器质量的方法。本发明包括如下步骤，步骤(1).基于模数转化的电弧数据采集；步骤(2).典型故障电弧数据库的建立；步骤(3).基于数模转化的模拟信号输出；步骤(4).采用精密功率放大器放大模拟信号；步骤(5).故障电弧断路器的质量评估。本发明基于大量典型电弧数据库，产生具有一致性、确定性、客观性的典型波形；且可靠性高，能够对现有AFCI设备的故障电弧检测能力从灵敏度、动作范围两个角度进行综合性评估。

Description

一种评估故障电弧断路器质量的方法
技术领域
本发明属于故障电弧领域，具体涉及一种评估故障电弧断路器质量的方法。 
背景技术
随着我国居民用电的日益增多，电气火灾事故的威胁也日益严重，低压电弧故障是危险并多发的电气故障。电气线路和用电设备，一旦经过长时间的过负荷运行或者存在不良的电气连接等情况，导致绝缘层出现老化、破损和接触不良等问题，就可能引发电弧故障。当发生电弧短路故障时，由于故障上游断路器或保护机构不能有效检测到电弧故障，不能及时分辨及分闸，达不到设备功能保护要求,。及时地诊断并切除电弧故障将有效避免电气火灾的发生，对于预防电弧火花意义重大。 
由于传统的断路器或空气开关都对电弧故障的保护存在盲区，为了减小电弧故障所造成的危害，最有效的方法就是在电力线路上安装故障电弧断路器（AFCI, Arc Fault Circuit Interrupter），其主要作用是为了在发生故障电弧时及时分断电路，降低电气火灾事故的发生数量。现阶段AFCI在国内发展刚刚起步，今后必将商品化走入市场，而一旦进入市场后就需要规范的性能评价机制，对AFCI设备进行产品质量评估。 
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提拱一种评估故障电弧断路器质量的方法。 
该方法首先通过模数转化采集电弧数据，并将数据转化为二进制，建立典型故障电弧数据库，然后读取故障电弧数据库里面的数据，通过数模转化输出模拟量，并通过精密功率放大器将模拟量信号放大，然后将放大的信号输入故障电弧断路器（AFCI），若故障电弧断路器切断电路，则证明故障电弧断路器有效，并记录故障电弧断路器的反应时间，若故障电弧断路器不切断电路，则证明故障电弧断路器无效，从而达到评估故障电弧断路器质量的效果。 
本发明为达到上述发明目的，所采取的具体技术方案如下： 
步骤(1). 基于模数转化的电弧数据采集；
1-1.原始数据采集：
采用信号采集器得到典型故障电弧的波形数据，记录特定采样率下波形的电流值；
所述的步骤(1)中的采集器为NI-9215；
1-2.原始数据转化：
将记录的特定采样率下波形的电流值转化为二进制数值；
步骤(2). 典型故障电弧数据库的建立；
根据实际需求将不同负载情况下的电弧数据二进制值数值存储至典型故障电弧数据库。
所述的负载包括UL1699中的17种典型负载； 
步骤(3). 基于数模转化的模拟信号输出；
3-1.读取典型故障电弧数据库的二进制值数值，然后根据负载要求，设定正常电流中故障电弧出现的时间 
Figure 2012102485313100002DEST_PATH_IMAGE002
，对该波形进行编辑，最后将编辑完成的波形转换成电流值并输出到采集卡； 
3-2.模拟量输出：
通过采集卡将编辑好的电流值的数字信号转化为模拟信号输出；
所述的步骤(3)中的采集卡为凌华DAQ-2000；
步骤(4). 采用精密功率放大器放大模拟信号；
所述的精密功率放大器可以是NF-4500系列和NF-BA系列； 
步骤(5). 故障电弧断路器的质量评估；
将放大后的模拟信号输入至待评估的故障电弧断路器，记入下该故障电弧断路器切断电路时的时间；若故障电弧断路器不切断电路，则证明故障电弧断路器无效，其质量不合格；
5-1.灵敏度
Figure 2012102485313100002DEST_PATH_IMAGE006
评价：
；
值越小，则说明故障电弧断路器的灵敏度越高；
Figure 50712DEST_PATH_IMAGE006
值越大，则说明故障电弧断路器的灵敏度越低；
5-2.动作范围评价：
将典型故障电弧数据库中不同类型和不同电流强度的
Figure 2012102485313100002DEST_PATH_IMAGE010
种故障电弧输经过上述步骤后输入到故障电弧断路器中，将其中使故障电弧断路器断路的故障电弧总数记为
Figure 2012102485313100002DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 2012102485313100002DEST_PATH_IMAGE014
，的值越大，则说明故障电弧断路器的动作范围越大；
Figure 598760DEST_PATH_IMAGE016
的值越小，则说明故障电弧断路器的动作范围越小；
Figure 993969DEST_PATH_IMAGE012
为自然数，且小于等于
Figure 434440DEST_PATH_IMAGE010
。
本发明有益效果如下： 
1）原创性，属国内首创；
2）基于大量典型电弧数据库，产生具有一致性、确定性、客观性的典型波形，以规避故障电弧发生装置的中故障电弧产生的具有不确定性的问题；
3）可靠性高，能够对现有AFCI设备的故障电弧检测能力从灵敏度、动作范围两个角度进行综合性评估。
附图说明
图1 为本发明的整体流程图。 
具体实施方式
步骤(1). 基于模数转化的电弧数据采集； 
1-1.原始数据采集：
采用信号采集器得到典型故障电弧的波形数据，记录特定采样率下波形的电流值；
1-2.原始数据转化：
将记录的特定采样率下波形的电流值转化为二进制数值；
步骤(2). 典型故障电弧数据库的建立；
根据实际需求将不同负载情况下的电弧数据二进制值数值存储至典型故障电弧数据库。
所述的负载包括UL1699中的17种典型负载； 
步骤(3). 基于数模转化的模拟量输出；
3-1.读取典型故障电弧数据库的二进制值数值，然后根据负载要求，设定正常电流中故障电弧出现的时间
Figure 319219DEST_PATH_IMAGE002
，对该波形进行编辑，最后将编辑完成的波形转换成电流值并输出到采集卡； 
3-2.模拟量输出：
通过采集卡将编辑好的电流值的数字信号转化为模拟信号输出；
所述的步骤(3)中的采集卡为凌华DAQ-2000；
步骤(4). 采用精密功率放大器放大模拟信号；
所述的精密功率放大器可以是NF-4500系列和NF-BA系列；
步骤(5). 故障电弧断路器的质量评估；
将放大后的模拟信号输入至待评估的故障电弧断路器，记入下该故障电弧断路器切断电路时的时间
Figure 648570DEST_PATH_IMAGE004
；若故障电弧断路器不切断电路，则证明故障电弧断路器无效，其质量不合格；
5-1.灵敏度
Figure 411252DEST_PATH_IMAGE006
评价：
Figure 80130DEST_PATH_IMAGE008
；
值越小，则说明故障电弧断路器的灵敏度越高；
Figure 952457DEST_PATH_IMAGE006
值越大，则说明故障电弧断路器的灵敏度越低；
5-2.动作范围评价：
将典型故障电弧数据库中不同类型和不同电流强度的
Figure 689469DEST_PATH_IMAGE010
种故障电弧输经过上述步骤后输入到故障电弧断路器中，将其中使故障电弧断路器断路的故障电弧总数记为
Figure 275171DEST_PATH_IMAGE012
，，
Figure 510423DEST_PATH_IMAGE016
的值越大，则说明故障电弧断路器的动作范围越大；
Figure 847863DEST_PATH_IMAGE016
的值越小，则说明故障电弧断路器的动作范围越小；
Figure 553651DEST_PATH_IMAGE012
为自然数，且小于等于。

Claims (1)

1. 一种评估故障电弧断路器质量的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1). 基于模数转化的电弧数据采集；
1-1.原始数据采集：
采用信号采集器得到典型故障电弧的波形数据，记录特定采样率下波形的电流值；
1-2.原始数据转化：
将记录的特定采样率下波形的电流值转化为二进制数值；
步骤(2). 典型故障电弧数据库的建立；
根据实际需求将不同负载情况下的电弧数据二进制值数值存储至典型故障电弧数据库；
所述的负载包括UL1699中的17种典型负载； 
步骤(3). 基于数模转化的模拟信号输出；
3-1.读取典型故障电弧数据库的二进制值数值，然后根据负载要求，设定正常电流中故障电弧出现的时间                                               
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE002
，对该波形进行编辑，最后将编辑完成的波形转换成电流值并输出到采集卡； 
3-2.模拟量输出：
通过采集卡将编辑好的电流值的数字信号转化为模拟信号输出；
步骤(4). 采用精密功率放大器放大模拟信号；
步骤(5). 故障电弧断路器的质量评估；
将放大后的模拟信号输入至待评估的故障电弧断路器，记入下该故障电弧断路器切断电路时的时间；若故障电弧断路器不切断电路，则证明故障电弧断路器无效，其质量不合格；
5-1.灵敏度
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE006
评价：
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 879763DEST_PATH_IMAGE006
值越小，则说明故障电弧断路器的灵敏度越高；
Figure 522359DEST_PATH_IMAGE006
值越大，则说明故障电弧断路器的灵敏度越低；
5-2.动作范围评价：
将典型故障电弧数据库中不同类型和不同电流强度的
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE010
种故障电弧输经过上述步骤后输入到故障电弧断路器中，将其中使故障电弧断路器断路的故障电弧总数记为
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 2012102485313100001DEST_PATH_IMAGE016
的值越大，则说明故障电弧断路器的动作范围越大；
Figure 771069DEST_PATH_IMAGE016
的值越小，则说明故障电弧断路器的动作范围越小；
Figure 605033DEST_PATH_IMAGE012
为自然数，且小于等于
Figure 555671DEST_PATH_IMAGE010
。
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