Zusammenfassung: Um die elektrische Leistung des elektrischen Feuerschutzstromschutzes automatisch zu prüfen, wurde ein automatisches Testgerät für die elektrische Leistung des elektrischen Feuerschutzstromschutzes auf der Grundlage von LabVIEW entwickelt. Das Gerät ermöglicht die automatische Prüfung der elektrischen Leistung von elektrischen Feuerschutzschützern in einer Vielzahl von Spezifikationen wie 0-40A, 0-63A und 160-250A. Die Tests umfassen Kurzschlussstrombegrenzungstests, Überlastschutztests und Spannungsschwankungstests. Das Testgerät erfasst automatisch die Wellenformen der Kurzschluss- und Überlastschutzprüfungen, berechnet die Kurzschluss- und Überlastschutzzeiten genau und speichert Wellenformen, Daten und erstellt Testberichte. Die Wahl eines elektrischen Feuerschutzschützers mit einer Nennspannung von 220 V und einem Strom von 10A als getestetes Beispiel wurde getestet, und die Testergebnisse zeigten, dass die entwickelten Testgeräte die Testeffizienz und die Sicherheitsleistung verbesserten, die Testkosten reduzierten und die Automatisierung und Intelligenz der elektrischen Leistungstests des elektrischen Feuerschutzschützers erreichten.

Schlüsselwörter: elektrischer Brandschutzschützer; Kurzschlussstrombegrenzung

I. Einleitung

In den letzten Jahren ist der elektrische Brand, der aufgrund von Kurzschlüssen, Überlastungen und Ausfällen von elektrischen Geräten verursacht wurde, zu einer der häufigsten Brände in allen Bränden geworden, die einen größeren Verlust verursacht haben, laut dem chinesischen Feuerjahrbuch hat die Anzahl der elektrischen Brände 2014-2017 den Anteil an der Gesamtzahl der Brände von Jahr zu Jahr erhöht, 2017 erreichte sie 35,7%, was eine große Bedrohung für das Leben und die Eigentumssicherheit der Menschen darstellt. Kurzschluss der elektrischen Leitung, aufgrund der vorhandenen mechanischen Schaltbrecher langsame Abschaltungsgeschwindigkeit, kann nicht den Kurzschlussstrom begrenzen, wird bei der Abschaltung einen Bogen und andere Probleme verursachen, wird oft zu einem Unfall erweitern, verursachen elektrische Brände, wie Harbin "8.25" und Peking Daxing "11.18" zwei schwere Verletzungen verursachen, die durch elektrische Leitung Kurzschluss verursacht werden, mechanische Schaltbrecher nicht zuverlässig geschützt werden können, die umliegenden Brennstoffe entzünden. Um die Feuergefahr zu verringern, hat der Nationale Brandschutz-Standardisierungs-Technische Ausschuss für Feuererkennung und Alarm-Sub-Technische Ausschuss die entsprechenden nationalen Standards entwickelt "Elektrisches Brandüberwachungssystem Teil 6: Elektrischer Brandschutz-Stromgrenzschutz", der verlangt, dass der elektrische Brandschutz-Stromgrenzschutz die Kurzschluss-Stromgrenzzeit nicht größer als 150 μs beendet. Die Fähigkeit, den Mikrosekundenbegrenzungsstromschutz vor elektrischen Kurzschlussfehlern zu erreichen, kann Feuerunfälle durch elektrische Kurzschlüsse erheblich reduzieren. Die Norm befindet sich derzeit in der Genehmigungsphase.

Um die Entwicklung von Testgeräten und die Genehmigung der Testnormen synchron zu erreichen, wird die Grundlage für eine reibungslose Umsetzung der Norm nach der offiziellen Einführung gelegt. Zu diesem Zweck wurde auf der Grundlage der Testmethoden, die die Anforderungen der Testnormen erfüllen, die Testeffizienz weiter zu verbessern und die Testkosten zu senken, eine Reihe von elektrischen Feuerschutz-Stromgrenzungsschützern elektrische Leistungsautomatische Testgeräte entwickelt, die auf LabVIEW basieren, die Testgeräte verwenden können, um eine Vielzahl von Spezifikationen elektrischer Feuerschutz-Stromgrenzungsschützer elektrische Leistungsautomatische Tests zu erreichen, einschließlich Kurzschluss-Stromgrenzungstests, Überlastungsschutztests und Spannungsschwankungstests. Automatisierte und intelligente Prüfung der elektrischen Leistung von elektrischen Brandschutz-Stromgrenzungsschützern durch automatische Erzeugung von Testberichten nach Abschluss der Prüfung.

II. Gesamtprogrammgestaltung

2.1 Grundlage des Programms

In Übereinstimmung mit den einschlägigen Vorschriften der Norm für die elektrische Leistungsprüfung von elektrischen Brandschutzstromgrenzungsschützern ist die Kurzschlussstromgrenzungsprüfschaltung wie in Abbildung 1 gezeigt und die Überlastschutzprüfschaltung wie in Abbildung 2 gezeigt. GR in Abbildung 1 und 2 ist die Spannungsquelle, TR ist die getestete Probe, S ist der Einmesser-Einwerfschalter, R ist der 0,01Ω-Probenwiderstand, CR ist das Oszilloskop, T ist der Knopfschalter, Z1 ist die Widerstandslast von 3 bis 6A, A ist das Klammerstromzähler in Abbildung 2 und Z2 ist die Widerstandslast von 25 bis 50A.

Kurzschluss Strombegrenzung Test Schritt: wird die Prüfprobe wie in Abbildung 1 mit dem Gerät verbunden, schließen Sie den Schalter S, der Schutz funktioniert richtig, drücken Sie die Schaltfläche T, erfassen und beobachten Sie die Spannungswellenform an beiden Enden des geschlossenen momentanen Oszilloskops, die Prüfprobe, um die Kurzschluss Strombegrenzung zu beenden.

Abbildung 1 Kurzschluss Strombegrenzung Testschaltung

Überlastschutz-Testschritt: Die Prüfprobe wird wie in Abbildung 2 gezeigt mit dem Gerät verbunden, der Kabel wird mit einem Klemmenzähler A eingesetzt, der Schalter S angeschlossen wird, um die Zeit des Überlastschutzes der Probe aufzunehmen.

Testschritt für Spannungsschwankungen: Die getestete Probe wird gemäß den normalen Arbeitsanforderungen angeordnet, die Probe wird mit 110% bzw. 85% der Nennspannung versorgt und der oben genannte Kurzschluss-Strombegrenzung- und Überlastungsschutztest wiederholt.

Abbildung 2 Überlastschutz-Testschaltung

2.2 Gesamtdesign

Gemäß der in der Norm vorgesehenen Prüfmethode wurde ein Satz von elektrischen Leistungsprüfgeräten für elektrische Feuerschutz-Stromgrenzungsschützer auf Basis von LabVIEW entwickelt, wie in Abbildung 3 dargestellt. Die auf LabVIEW basierende Testsoftware, die auf der Industriesteuerung installiert ist, erfasst die Ausgangsspannung des Reglers und den Strom in der Leitung über das Spannungserkennungsmodul und das Hochgeschwindigkeitsstromerfassungsmodul, um die Ausgangsspannung des Reglers, den einstellbaren Lastschaltwiderstand, den KM-Schaltzustand des Kontaktors und den Kurzschluss der Zweischlüsse entsprechend dem Testinhalt automatisch zu steuern.

Abbildung 3 Gesamtprojektdiagramm

III. Hardware-Design

Die Hardware-Konstruktion umfasst hauptsächlich die Auswahl und das Design von industriellen Steuergeräten, Stromversorgungseinheiten, verstellbaren Lasten, Hochgeschwindigkeitsstromerfassungsmodulen, Kurzschlussabzweigen und Spannungserkennungsmodulen. IPC-610L der Firma R&D; Das verstellbare Lastmodell ist RXF-AC220V 1-64A Wechselstromlast, auf der verstellbaren Last ist ein DC24V-Relais installiert, das durch das Steuerrelais den Widerstandswechsel durchführen kann; Das Hochgeschwindigkeitsstromerfassungsmodul verwendet das Multifunktions-Hybrid-Domain-Oszilloskop der MDO-2000E-Serie mit einer Frequenzbandbreite von 200 MHz und einer größeren Echtzeit-Abtastrate von 1GSa / s.

3.1 Konstruktion der Stromversorgungseinheit

Bei der elektrischen Leistungsprüfung von elektrischen Feuerschutzschützern ist eine Spannungsschwankungsprüfung erforderlich, um den getesteten elektrischen Feuerschutzschützer mit 110% (ca. 242V) und 85% (ca. 187V) der Nennspannung zu versorgen. Daher sollte die Stromversorgungseinheit die Eingangsspannung von 220 V und die Ausgangsspannung von 0 bis 250 V erfüllen, um die getestete Probe und das gesamte Gerät zu versorgen. Die Hardwareschaltung der Stromversorgungseinheit ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4 Stromversorgungseinheit Hardware-Schaltungsdiagramm

Die Stromversorgungseinheit besteht aus einem Spannungsregler, einem Schrittmotor und einem Schrittmotorantrieb. Das gewählte Modell des Spannungsreglers ist TEGGC2J-30KVA, die Eingangsspannung ist einphasige 220V, die Ausgangsspannung ist 0 ~ 250V, der Ausgangs-Nennstrom ist 120 A; das gewählte Modell des Schrittmotorantriebs ist HST884A, mit Gleichstrom von 24 ~ 50V. Die Industriesteuerung kann die Ausgangsspannung des Reglers regulieren, indem sie den Schrittmotor steuert, um den manuellen Betrieb zu vermeiden.

3.2 Kurzschluss-Konstruktion

Bei Kurzschlussstrombegrenzungsprüfungen bilden der Kontaktor und das bidirektional steuerbare Silizium einen Kurzschlusszweig. Bei der Wahl von bidirektionalen steuerbaren Silizium als Kurzschlusszweig kann der Phasenwinkel des Kurzschlusses genau gesteuert werden, aber da es bei der Leitung von steuerbarem Silizium einen allgemeinen Druckabfall gibt, wird das Wachstum des Kurzschlussstroms bis zu einem gewissen Grad eingeschränkt. Der Widerstand des Kontaktors bei der Leitung ist klein und beeinflusst nicht die Größe des Kurzschlussstroms aufgrund des Kontaktors, kann jedoch der Phasenwinkel des Kurzschlusses nicht kontrolliert werden. Wenn der Phasenwinkel des Kurzschlusses erforderlich ist, wählen Sie bidirektional steuerbares Silizium als Kurzschlusszweig; Wenn der Phasenwinkel des Kurzschlusses nicht erforderlich ist, wählen Sie den Kontaktor als Kurzschlusszweig. Kurzschluss-Zweigschluss-Hardware-Schaltung wie in Abbildung 5 gezeigt, das gewählte bidirektionale steuerbare Silizium TRIAC-Modell ist MTC1000A, Nennstrom 1000A, Nennspannung 1600V; Steuerbare Silizium-Trigger-Modell ist SCR-Y, Auslöseleistung ist groß, kann direkt steuerbares Silizium innerhalb von 3000A auslösen. Beim Lastschutztest blockiert der Steuerer den steuerbaren Silizium-Trigger das Impulssignal, das steuerbare Silizium in zwei Richtungen nicht leitet oder den Kontaktor trennt und die Kurzschlusszweige getrennt ist; Beim Kurzschluss-Strombegrenzungstest sendet die Steuerung des steuerbaren Silizium-Triggers ein Impulssignal aus, um das steuerbare Silizium in der beiden Richtungen in den Leitzustand oder den geschlossenen Kontaktor zu bringen, um den Kurzschluss zu belasten.

Abbildung 5 Kurzschluss

3.3 Auswahl und Design von Spannungserkennungsmodulen

Verwenden Sie das Spannungserkennungsmodul zur Prüfung der Wechselspannung auf der Ausgangsseite der Versorgungseinheit, das gewählte Spannungserkennungsmodul ist der KBM-44 Wechselspannungs-Isoliersender, der Spannungserkennungsbereich des Wechselspannungs-Isoliersenders beträgt 0 ~ 250 V, unterstützt das Modbus-Kommunikationsprotokoll, kann direkt zwischen den übergeordneten Geräten kommunizieren und den erkannten Wirkungswert der Wechselspannung auf die übergeordnete Testsoftware hochladen.

1. Softwareentwicklung

Um die Programmiermöglichkeiten der LabVIEW-Grafik sowie die flexible und effiziente Instrumentsteuerung optimal zu nutzen und die entwickelte Testsoftware für eine höhere Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wurde die Testsoftware für das Gerät auf der Grundlage von LabVIEW 2018 entwickelt. LabVIEW wurde von der US-amerikanischen National Instruments Corporation (NI) entwickelt und basiert auf der Programmiersprache G. Es ist ideal für die Entwicklung von Tests, Messungen und Gerätesteuerungen für die Datenerfassung, Steuerung, Datenanalyse und Bildanzeige.

Die Testsoftware besteht aus einer Testoberfläche und einem Testprogramm. Testoberfläche zur Einstellung von Testparametern und Testinhalten; Das Testprogramm führt entsprechende Operationen gemäß den festgelegten Testparametern und dem Testinhalt durch, hauptsächlich das Stromversorgungsprogramm, das Kurzschlussstrombegrenzungsprogramm, das Überlastschutzprogramm und das Zeitrechnerunterprogramm.

4.1 Testen von Software-Schnittstellen

Die Testsoftware-Schnittstelle ist wie in Abbildung 6 dargestellt, die linke Einstellung verfügt über die Taste zur Auswahl der Versorgungsspannung, die Taste zur Bestätigung der Parameter und die Taste zur Bestätigung der Versorgungsspannung, für den Test der Spannungsschwankungen wurden 187, 220 und 242V drei Spannungen in der Taste zur Auswahl der Versorgungsspannung eingestellt, die entsprechend dem Testinhalt ausgewählt werden können. Auf der rechten Seite sind die Tasten zur Aufzählung des Nennstroms, die Tasten zur Kurzschlussbegrenzung des Stromes, die Tasten zum Überlastschutz und die Tasten zur Generierung des Berichts eingestellt. Die Tasten zur Aufzählung des Nennstroms sind 10, 20, 32, 63A und vier Spezifikationen eingestellt. Sie können den entsprechenden Nennstroms nach den Spezifikationen der getesteten Probe auswählen.

Abbildung 6 Testsoftware-Schnittstelle

4.2 Stromversorgungsprogrammierung

Das Ablaufdiagramm der Versorgung der Testeinrichtung ist in Abbildung 7 dargestellt. Bei der Spannungsschwankungsprüfung eines elektrischen Feuerschutzstromschutzes muss die Ausgangsseite des Spannungsreglers 187V und 242V liefern; Bei Kurzschlussstrombegrenzungsprüfungen und Überlastschutzprüfungen muss die Ausgangsseite des Reglers eine Spannung von 220 V liefern. Nachdem die Versorgungsspannung von der Testsoftware-Schnittstelle ausgewählt wurde, liest die Software den effektiven Spannungswert der Ausgangsseite des Reglers in Echtzeit über das Spannungserkennungsmodul und bestimmt, ob er sich innerhalb des festgelegten Spannungsbereichs befindet, wenn er sich innerhalb des Bereichs befindet, endet die Spannungsregelung; Führen Sie stattdessen die Anpassung fort, um festzustellen, ob sie größer ist als der größere Wert des eingestellten Bereichs. Wenn größer als, wird der Schrittmotor umgekehrt, um die Ausgangsspannung des Spannungsreglers zu reduzieren; Stattdessen wird der Schrittmotor positiv gedreht, um die Ausgangsspannung des Reglers zu erhöhen. Wiederholen Sie die oben genannten Vorgänge, bis die Ausgangsspannung des Reglers auf den eingestellten Bereich eingestellt ist, um die Genauigkeit der Versorgungsspannung zu gewährleisten.

Abbildung 7 Ablaufdiagramm der Versorgung der Testeinrichtung

4.3 Kurzschlussstrombegrenzung und Überlastschutz

Der Kurzschluss-Strombegrenzung-Prüfprozess und der Überlastschutz-Prüfprozess sind in Abbildungen 8 und 9 dargestellt. Nachdem die Versorgungsspannung der Testeinrichtung bestätigt wurde, können Sie auf die Testsoftware-Schnittstelle die Taste Kurzschluss-Strombegrenzung oder die Taste Überlastschutz-Test klicken, um den Kurzschluss-Strombegrenzung oder den Überlastschutz-Test durchzuführen, den entsprechenden Prozess durchzuführen, um die Kurzschluss-Stromwellenform, die Überlastung-Stromwellenform, die Kurzschluss-Strombegrenzung und die Überlastungsschutzzeit zu erhalten und die Wellenform und die Daten für die spätere Erstellung von Testberichten zu speichern.

Abbildung 8 Ablaufdiagramm des Kurzschlussstrombegrenzungsprüfprogramms

Abbildung 9 Ablaufdiagramm der Überlastschutzprüfung

4.4 Programmierung von Zeitrechnern

Elektrischer Feuerschutz Strombegrenzung Abschluss Kurzschluss Strombegrenzung Zeit ist der Intervall zwischen dem Kurzschluss-Fehler-Strom-Wert des Durchfluss-Schutz überschreitet den Kurzschluss-Schutz integrierten Strom-Alarm-Wert, wenn der Kurzschluss-Fehler-Strom auf seinen Wert von 5% fällt. Das Kurzschlusszeitrechnerprogramm ist in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10 Ablaufdiagramm des Kurzschlusszeitkalkulators

Die Überlastschutzzeit ist der Zeitintervall zwischen dem Laststromwert des Durchflussschutzes, der den festgelegten Alarmwert des Überlastschutzstroms überschreitet, und dem Rückgang des Laststroms auf 5% seines Wertes. Der Prozess des Überlastschutzzeitrechners ist ähnlich wie der Kurzschlusszeitrechner, nur dass die Abtastrate des Hochgeschwindigkeitsstromsammelmoduls bei Überlastung und die Einstellung bei Kurzschluss unterschiedlich sind.

V. Elektrischer Feuerschutz von Ancori

5.1 Übersicht

Elektrische Feuerschutzschützer der ASCP-Serie können effektiv die Nachteile der großen Kurzschlussstrom, der langen Betriebszeit, des großen Kurzschlussbogens und der kurzen Lebensdauer von herkömmlichen Schaltbrechern überwinden. Wenn ein Kurzschlussfehler auftritt, kann der Kurzschlussstrom schnell auf Mikrosekundengeschwindigkeit eingeschränkt werden, um den Bogenlöschungsschutz zu erreichen, wodurch elektrische Brandunfälle erheblich verringert werden können und die Sicherheit von Personen und Eigentum im Betrieb gewährleistet werden.

5.2 Funktionelle Merkmale

1) Kurzschlussstrombegrenzung: Wenn die Leitung einen Kurzschlussfehler auftritt, kann der schnelle Strombegrenzungsschutz innerhalb von 150us erreicht werden, der durch einen elektrischen Brandunfall verursacht wird, der durch einen zu großen Kurzschlussstrom verursacht wird.

2) Überlastungsgrenzstrom: Wenn der Strom der geschützten Leitung den Nennstrom übersteigt, die Leitung überlastet und die Überlastungsdauer die eingestellte Zeit (3-60 Sekunden) übersteigt, bietet der Schutz einen Stromgrenzschutz.

3) Übertemperatur-Strom: Wenn die Temperatur der inneren Komponenten des Schutzes den eingestellten Wert überschreitet, startet das Produkt die Übertemperatur-Stromschutzfunktion, um Produktschäden durch übermäßige Temperaturen zu verhindern.

4) Überspannungs- / Unterspannungsschutz: Wenn der Schutzschützer eine Unterspannung oder eine Überspannung der Leitung erkennt, sendet der Schutzschützer ein Licht- und Tonalarmsignal aus, der voreinstellbar ist, ob der Strombegrenzungsschutz aktiviert wird.

5) Überwachung der Kabeltemperatur: Wenn die überwachte Kabeltemperatur den Alarmeinstellungswert überschreitet, sendet der Schutz ein Licht- und Tonalarmsignal aus und kann vorgegeben werden, ob der Strombegrenzungsschutz aktiviert wird.

6) Leckstromüberwachung: Wenn die überwachte Leitungsleckage den Alarmeinstellungswert überschreitet, sendet der Schutz ein Licht- und Tonalarmsignal aus, der voreinstellbar ist, ob der Strombegrenzungsschutz aktiviert wird.

7) Kommunikationsfunktion: Mit 1 RS485-Schnittstelle, 1 2G-drahtlose Kommunikation, können Daten an das Hintergrundüberwachungssystem gesendet werden, um die Fernüberwachung zu erreichen. Der Überwachungshintergrund kann ein elektrischer Brandüberwachungshost von Acrel-6000/B, eine sichere Cloud-Plattform von Acrel-6000 oder eine Überwachungssoftware oder -plattform von Drittanbietern sein.

5.3 Ausrüstungswahl

6. Schlusswort

Der in diesem Artikel entwickelte Satz von elektrischen Feuerschutz-Stromgrenzungsschutzgeräten, die auf LabVIEW basieren, kann die elektrische Leistung von elektrischen Feuerschutz-Stromgrenzungsschutzgeräten mit einer Vielzahl von Spezifikationen wie 0-40A, 0-63A, 160-250A automatisch testen, die Kurzschluss-Stromgrenzungstestwellenformen und Überlastungsschutztestwellenformen automatisch erfassen, die Kurzschluss-Stromgrenzungszeit und die Überlastungsschutzzeit genau berechnen und Testberichte erstellen. Die Tests haben gezeigt, dass das Testgerät die Effizienz und die Sicherheitsleistung verbessert, die Testkosten senkt und die elektrische Leistungsprüfung automatisiert und intelligent macht.

[Referenz]

1. Luqiwei, Yutao, Yeze Rain, Cheng Jinbei, Entwicklung von elektrischen Feuerschutz Stromgrenzungsschützer elektrische Leistung automatische Testgeräte;

2. Liu Yixiang, Tong Hao, Kim Jing, etc. Typische städtische Brandstatistiken auf Grundlage der Ursachenanalyse

3. Angkor Secure Power Management Cloud Platform, Version 2020.04;

4. Angkor Enterprise Microgrid Design and Application Handbuch, Version 2020.06.