一种开关电器动态电弧分析测试系统装置的制作方法

本实用新型涉及先进制造技术设备的技术领域，特别是涉及一种开关电器动态电弧分析测试系统装置，属于智能电器试验设备。

背景技术：

我国电网建设的主要方向是智能电网，即通过提升电网的整体智能化增强电网的安全性、稳定性和可靠性。智能电网设备将使电网更加可靠、高效和可控。

开关电器电弧的最主要危害是引发火灾，当开关电器电弧产生时，其中心温度高达3000℃-4000℃，并且伴有金属熔化物喷溅出来。故障电弧产生的高温高热，极易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也极易引燃可燃物而导致电器火灾的发生。为了提高智能电网用户端电气装置系统的可靠性水平，必须大幅度地提高用户端电器元件的可靠性指标。

开关电器行业企业研发性实验室普遍存在电能输出能力不够的问题，为考核开关电器的可靠性指标，试验供电能力的强弱直接影响到开关电器产品的试验验证。

开关电器是智能电网用户端的重要组成部分，作为电器设备的短路故障保护用途，其开断时燃弧及其运动轨迹不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长。开关电器电弧对电网供配电系统的安全运行有很大的影响。开关电器在结构设计上要保证其操作时电弧能迅速地熄灭。开关电器的分断及灭弧时间直接影响到系统的稳定运行、生产劳动及家居安全，灭弧系统的设计就离不开对电弧特性的研究与分析就显得尤为重要。开关电器动态电弧分析测试系统是每个开关电器研发性实验室提高试验能力、衡量开关电器产品可靠性及提高产品质量的一种重要手段。对电弧运动进行观察，就可以更深入地研究电弧特性并改进开关电器的性能。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种开关电器动态电弧分析测试系统装置，操作简便，自动化程度高，解决行业企业试验室电能输出容量不够的问题，对开关电器分断时触头电弧运动进行实时观察、电弧特性的分析研究，来验证开关电器产品的可靠性及提高开关电器产品的质量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种开关电器动态电弧分析测试系统装置，包括计算机控制柜、数据采集系统、负载阻抗调节柜、可调容量电容器组、充电系统控制柜以及试验端口柜，所述的计算机控制柜分别与数据采集系统、负载阻抗调节柜、可调容量电容器组、充电系统控制柜以及试验端口柜相连接，所述的充电系统控制柜还通过可调容量电容器组与试验端口柜相连接，其中，所述的计算机控制柜和充电系统控制柜分别由控制电源和充电电源提供供电电源。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的计算机控制柜包括工业计算机、操作显示界面、a/d转换卡、光谱分析器和控制电路，所述的工业计算机分别与操作显示界面、a/d转换卡、光谱分析器和控制电路相连接，所述的控制电路还与控制电源和a/d转换卡相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的控制电路包括dsp控制电路、plc控制电路和调压控制电路。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的数据采集系统包括实验电压检测电路、实验电流检测电路、频率检测电路、预期电流检测电路和高速摄像机，所述的实验电压检测电路、实验电流检测电路、频率检测电路、预期电流检测电路分别与a/d转换卡相连接，所述的高速摄像机与工业计算机相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的负载阻抗调节柜包括电流档位调节电路、阻抗调节电路和阻抗装置，所述的位调节电路和阻抗调节电路分别与阻抗装置相连接，所述的电流档位调节电路还与a/d转换卡相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的可调容量电容器组包括电压档位调节电路、容量调节电路和电容器组，所述的电压档位调节电路和容量调节电路分别与电容器组相连接，所述的电压档位调节电路还与a/d转换卡相连接，所述的电容器组与阻抗装置相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的充电系统控制柜包括电动调压器、变压器、整流装置、充电控制电路、分压差分放大电路和信号反馈电路，所述的电动调压器分别与充电控制电路和变压器相连接，所述的变压器与整流装置相连接，所述的充电控制电路还与充电电源和分压差分放大电路相连接，所述的分压差分放大电路还分别与信号反馈电路和a/d转换卡相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的试验端口柜包括预期电流控制电路、试品状态检测电路、电容器放电接地回路、真空断路器和实验小车安全保护电路，所述的预期电流控制电路和试品状态检测电路分别与控制电路相连接，所述的电容器放电接地回路和真空断路器分别与电容器组相连接，所述的实验小车安全保护电路分别与电流档位调节电路、电压档位调节电路和真空断路器相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的实验小车安全保护电路外接有试品。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的充电电源的电压范围为500-1800v。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的开关电器动态电弧分析测试系统装置，操作简便，自动化程度高，解决行业企业试验室电能输出容量不够的问题，对开关电器分断时触头电弧运动进行实时观察、电弧特性的分析研究，来验证开关电器产品的可靠性及提高开关电器产品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本实用新型开关电器动态电弧分析测试系统装置的一较佳实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例包括：

一种开关电器动态电弧分析测试系统装置，包括计算机控制柜、数据采集系统、负载阻抗调节柜、可调容量电容器组、充电系统控制柜以及试验端口柜，所述的计算机控制柜分别与数据采集系统、负载阻抗调节柜、可调容量电容器组、充电系统控制柜以及试验端口柜相连接，所述的充电系统控制柜还通过可调容量电容器组与试验端口柜相连接，其中，所述的计算机控制柜和充电系统控制柜分别由控制电源和充电电源提供供电电源。

上述中，所述的计算机控制柜包括工业计算机、操作显示界面、a/d转换卡、光谱分析器和控制电路，所述的工业计算机分别与操作显示界面、a/d转换卡、光谱分析器和控制电路相连接，所述的控制电路还与控制电源和a/d转换卡相连接。其中，所述的控制电路包括dsp控制电路、plc控制电路和调压控制电路。

所述的数据采集系统包括实验电压检测电路、实验电流检测电路、频率检测电路、预期电流检测电路和高速摄像机，所述的实验电压检测电路、实验电流检测电路、频率检测电路、预期电流检测电路分别与a/d转换卡相连接，所述的高速摄像机与工业计算机相连接。

所述的负载阻抗调节柜包括电流档位调节电路、阻抗调节电路和阻抗装置，所述的位调节电路和阻抗调节电路分别与阻抗装置相连接，所述的电流档位调节电路还与a/d转换卡相连接。

所述的可调容量电容器组包括电压档位调节电路、容量调节电路和电容器组，所述的电压档位调节电路和容量调节电路分别与电容器组相连接，所述的电压档位调节电路还与a/d转换卡相连接，所述的电容器组与阻抗装置相连接。

所述的充电系统控制柜包括电动调压器、变压器、整流装置、充电控制电路、分压差分放大电路和信号反馈电路，所述的电动调压器分别与充电控制电路和变压器相连接，所述的变压器与整流装置相连接，所述的充电控制电路还与充电电源和分压差分放大电路相连接，所述的分压差分放大电路还分别与信号反馈电路和a/d转换卡相连接。

所述的试验端口柜包括预期电流控制电路、试品状态检测电路、电容器放电接地回路、真空断路器和实验小车安全保护电路，所述的预期电流控制电路和试品状态检测电路分别与控制电路相连接，所述的电容器放电接地回路和真空断路器分别与电容器组相连接，所述的实验小车安全保护电路分别与电流档位调节电路、电压档位调节电路和真空断路器相连接。其中，所述的实验小车安全保护电路外接有试品。

本实施例中，所述的充电电源的电压范围为500-1800v。

采用高速摄像机及高速dsp控制技术通过rs485接口与pc机进行全双工通信数据采集系统，对开断过程中电弧的运动、熄灭等情况进行图形描述，采用高速摄像机拍摄电弧及重击穿图像。利用光谱仪测量电弧运动过程中弧柱所经过区域的平均温度，研究电压与电弧背后击穿现象、电弧温度、电弧组分及其浓度等关系，自动生成燃弧测试报告。通过采用开关电器动态电弧分析测试系统对电弧运动进行实时观察，电弧特性的分析研究，来验证开关电器产品的可靠性及提高开关电器产品的质量。

本系统由计算机控制，操作简便，自动化程度高，利用高速摄像机及数据采集系统，对开断过程中电弧的运动、熄灭等情况进行图形描述分析，应用于acb、mccb、mcb等低压电器进行断路器灭弧室的结构设计、触头结构设计等灭弧系统的设计研究和试验验证，实现试验数据的自动记录和故障数据的自动记录。电容器中储存的能量可以控制，降低了对被试品所造成的破坏，从而可以对研发试品进行重复试验，以及试后拆解分析，能很好的观察研究灭弧室及触头损伤。本试验装置采用实时（rt）系统，对试验数据进行实时分析。

本实用新型的开关电器动态电弧分析测试系统装置相比于现有技术具有如下优点：

（1）提供一种开关电器动态电弧发生装置电源，解决行业企业试验室电能输出容量不够的问题；

（2）采用虚拟仪器测控平台，配置实时（rt）系统，为测量和控制提供实时、可靠和精准的时序保证；

（3）满足低压电器产品标准的操作性能可靠性测试要求，用于acb、mccb、mcb等低压电器设备的短路开断及燃弧运动观察等研究性试验；

（4）采用高速dsp控制技术通过rs485接口与pc机进行全双工通信，大大降低共模信号的干扰，提高信号的有效传输，保证采集数据的同步与精准；

（5）利用高速摄影及高速数据采集系统，对开断过程中电弧的运动、熄灭等情况进行图形描述，采用高速摄像机拍摄电弧及重击穿图像，利用光谱仪测量电弧运动过程中弧柱所经过区域的平均温度，研究电压与电弧背后击穿现象、电弧温度、电弧组分及其浓度等关系，对电弧运动进行观察，可以更深入地研究电弧特性并改进开关电器的性能。

综上所述，本实用新型的开关电器动态电弧分析测试系统装置，操作简便，自动化程度高，解决行业企业试验室电能输出容量不够的问题，对开关电器分断时触头电弧运动进行实时观察、电弧特性的分析研究，来验证开关电器产品的可靠性及提高开关电器产品的质量。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。