电弧故障断路器的研究

论文摘要

随着我国经济的发展,居民用电负荷的急剧增加,加上线路老化等原因,电气火灾频频发生。据有关资料统计,因电气原因引发的火灾在各类火灾中高居榜首,约占30%。而电气火灾主要是由故障电弧引发的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理或者老化的供电线路上、电器插头以及家用电器的电源线、内部线束或零部件绝缘上。故障电弧的特点是温度高,并使故障迅速扩大,直至点燃附近的可燃物而引发火灾。所以预防这种由故障电弧引发的火灾就显得尤为重要。目前国内低压电弧故障保护技术领域尚处于起步阶段,还未建立起完整的低压故障电弧数据库,保护220V/AC线路和负载设备的故障电弧保护产品还是空白。在现有技术的基础上,本文主要对故障电弧进行了分析并进行检测。首先介绍了故障电弧保护的发展背景,研究现状和前景,以及课题的目的意义。对故障电弧进行了详细的分析,说明了电弧的基本性质、基本类型,产生原因和故障电弧的危害,以及通过对电弧故障的类型和特征以及与过电流保护、剩余电流保护断路器比较的介绍,进一步的了解了故障电弧的特性。其次是故障电弧的检测,通过电弧实验平台的搭建,基于该实验平台进行大量的电弧实验,可以收集正常负载电流和故障电弧电流的数据,经过数据分析和处理之后,为故障电弧检测提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外发展现状及前景
• 1.2.1 国内发展现状及趋势
• 1.2.2 国外发展现状及趋势
• 1.2.3 UL1699标准
• 1.2.4 AFCI的分类
• 1.3 课题的主要工作
• 第二章 故障电弧的分析
• 2.1 电弧的基本概念
• 2.2 故障电弧的产生
• 2.3 故障电弧的基本性质
• 2.3.1 故障电弧的类型
• 2.3.2 常规保护机构对故障电弧的保护
• 2.3.3 与过电流保护、剩余电流保护装置的比较
• 2.3.4 故障电弧的特征
• 2.4 本章小结
• 第三章 故障电弧的检测
• 3.1 故障电弧试验平台
• 3.1.1 电弧发生器
• 3.1.2 FLUKE示波器
• 3.2 数字信号处理
• 3.2.1 离散傅里叶变换DFT
• 3.2.2 离散傅里叶变换DFT的性质
• 3.2.3 快速傅里叶变换FFT
• 3.2.4 频谱泄露
• 3.2.5 谐波特征向量
• 3.3 实验数据与结果分析
• 3.3.1 开关开断时的数据分析
• 3.3.2 开关闭合时的数据分析
• 3.3.3 燃弧时的数据分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 电流互感器的选择
• 4.2 信号调理电路的设计
• 4.3 微处理器的选择
• 4.4 继电输出电路设计
• 4.5 硬件系统可靠性分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件的整体设计思想
• 5.2 系统软件的编写
• 5.2.1 编程语言的选择
• 5.2.2 软件的基本功能
• 5.3 主程序
• 5.4 各模块子程序
• 5.4.1 A/D转换子程序
• 5.4.2 算法子程序
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢