交流故障电弧模拟信号发生装置的制作方法

本申请涉及交流故障电弧，特别是涉及一种交流故障电弧模拟信号发生装置。

背景技术：

1、电弧是一种气体游离放电现象，也是一种等离子体。电弧的特点是温度很高，电流很小，持续时间短，一旦出现击穿点则会频繁出现。电弧放电时，会产生大量的热，能引燃周围的易燃易爆品，造成火灾甚至爆炸。故障电弧的介质主要分为空气和碳化绝缘体两种。不同的电弧种类、电弧介质产生的电弧在电流电压信号的表现上有很大的不同。为了避免出现由于电弧导致的生活、生产安全事故，有必要对故障电弧进行深入的研究。

2、目前对故障电弧的研究中，需要产生大量的故障电弧的电流电压的样本。然而产生故障电弧需要多样的拉弧装置和多种屏蔽负载，构成大量的组合方式。且在实验中采取不同电路中的信息，其连接方法不同，普通的实验装置电路连接较为固定，不适用于多种电路的检测。因而目前的故障电弧实验无法根据需要随时模拟出不同种类的故障电弧信号，不能满足各类故障电弧探测器有效性验证的需求。

技术实现思路

1、本公开提供了一种交流故障电弧模拟信号发生装置，产生的故障电弧信号完全由数字合成，不需要拉弧装置等任何机械发生装置，以满足各类故障电弧探测器对大量故障电弧样本数据进行检测有效性验证的需求。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种交流故障电弧模拟信号发生装置，包括：信号模拟系统、电弧模型模块以及虚拟负载平台，其中

3、电弧模型模块用于根据输入参数产生故障电弧波形；

4、虚拟负载平台用于输出各类负载的负载波形；

5、信号模拟系统与电弧模型模块以及虚拟负载平台连接，用于将故障电弧波形和负载波形进行整合，生成故障电弧模拟信号。

6、可选地，还包括：硬件调控模块，其中硬件调控模块包括处理控制单元以及数模转换单元，并且

7、处理控制单元与信号模拟系统连接，用于接收故障电弧模拟信号，并进行逻辑运算和波形序列化，生成故障电弧数字信号；

8、数模转换单元用于从处理控制单元接收故障电弧数字信号，并转换成故障电弧实际模拟信号输出。

9、可选地，电弧模型模块包括电压测量器、微积分编辑器、电压控制电流源，其中

10、电压测量器用于为电压控制电流源提供控制信号，同时也为微积分编辑器提供输出信号；

11、微积分编辑器与电压测量器连接，用于构建电弧模型并根据预先接收的用户输入信息设置电弧模型的数学表达式与参数信息，以产生故障电弧波形；

12、电压控制电流源与微积分编辑器连接，用于控制产生的故障电弧波形的电流强度。

13、可选地，电弧模型模块还包括：输入端口以及输出端口，其中

14、输入端口与信号模拟系统连接，用于接收信号模拟系统发送的用户输入信息；

15、输出端口与信号模拟系统连接，用于将产生的故障电弧波形发送至信号模拟系统。

16、可选地，电弧模型模块还包括：阶跃信号单元，与微积分编辑器连接，用于模拟发生故障电弧波形的瞬态脉冲。

17、可选地，电弧模型模块还包括：定值检测器，与微积分编辑器连接，用于检测故障电弧波形在过零点时候电压的状态。

18、可选地，虚拟负载平台包括并联连接的负载组件、非开关型负载以及可编辑负载，其中

19、负载组件包括并联连接的电阻性负载、电感性负载、电容性负载、开关型负载、电机型负载；

20、非开关型负载为电路结构中不具有限流保护或截流保护功能的负载；

21、可编辑负载为通过软件调控设置电路结构及参数，模拟生成用户所需具有特定电路结构的负载。

22、可选地，虚拟负载平台还包括设置在各个负载并联支路上的开关单元，用于控制虚拟负载平台中的并联结构。

23、可选地，数模转换单元包括数模转换器以及功率放大器，其中

24、数模转换器用于将处理控制单元输出的故障电弧数字信号转换为故障电弧实际模拟信号；

25、功率放大器用于对故障电弧实际模拟信号进行归一化，并放大到预设波形强度。

26、可选地，处理控制单元采用fpga芯片。

27、可选地，处理控制单元包括多个io接口，用于与外部的存储设备进行连接。

28、从而，根据本申请实施例提供的交流故障电弧模拟信号发生装置，当用户需要某一特定场景下负载的故障电弧信号，可编辑电弧模型参数与虚拟负载电路配置并硬件输出所需的故障电弧电流电压信号，即可生成对应的电弧故障模拟信号，从而无需进行使用拉弧装置与复杂繁琐的机械式电路连接。本发明装置产生的故障电弧信号完全由数字合成，根据实际需求对不同电弧发生装置、不同电路连接、不同类型电器负载进行模拟产生，不需要机械发生实验装置和各类电器负载。进而满足各类故障电弧探测器对大量故障电弧样本数据进行检测有效性验证的需求。

29、根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，包括：信号模拟系统、电弧模型模块以及虚拟负载平台，其中

2.根据权利要求1所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，还包括：硬件调控模块，其中所述硬件调控模块包括处理控制单元以及数模转换单元，并且

3.根据权利要求1所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述电弧模型模块包括电压测量器、微积分编辑器、电压控制电流源，其中

4.根据权利要求3所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述电弧模型模块还包括：输入端口以及输出端口，其中

5.根据权利要求3所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述电弧模型模块还包括：阶跃信号单元，与所述微积分编辑器连接，用于模拟发生所述故障电弧波形的瞬态脉冲。

6.根据权利要求3所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述电弧模型模块还包括：定值检测器，与所述微积分编辑器连接，用于检测所述故障电弧波形在过零点时候电压的状态。

7.根据权利要求1所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述虚拟负载平台包括并联连接的负载组件、非开关型负载以及可编辑负载，其中

8.根据权利要求7所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述虚拟负载平台还包括设置在各个负载并联支路上的开关单元，用于控制所述虚拟负载平台中的并联结构。

9.根据权利要求2所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，数模转换单元包括数模转换器以及功率放大器，其中

10.根据权利要求2所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述处理控制单元采用fpga芯片。

11.根据权利要求2所述的交流故障电弧模拟信号发生装置，其特征在于，所述处理控制单元包括多个io接口，用于与外部的存储设备进行连接。

技术总结
本申请公开了一种交流故障电弧模拟信号发生装置，包括：信号模拟系统、电弧模型模块以及虚拟负载平台，其中电弧模型模块用于根据输入参数产生故障电弧波形；虚拟负载平台用于输出各类负载的负载波形；信号模拟系统与电弧模型模块以及虚拟负载平台连接，用于将故障电弧波形和负载波形进行整合，生成故障电弧模拟信号。产生的故障电弧信号完全由数字合成，不需要拉弧装置等任何机械发生装置，以满足各类故障电弧探测器对大量故障电弧样本数据进行检测有效性验证的需求。

技术研发人员：宋如楠,杨艺宁,张蓬鹤,薛阳,陈昊,郑安刚,王聪,杨柳,秦译为
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12