本申请提供了一种故障电弧模拟发生装置及光伏直流系统，包括第一端口、第二端口、电压检测电路、运算电路、存储器电压控制型电流源和存储器。第一端口与直流供电电源的正极电连接。第二端口与直流供电电源的负极电连接。电压检测电路分别与第一端口述第二端口电连接，用于检测第一端口与第二端口之间的第一电压，并输出第一信号至运算电路。运算电路分别与电压检测电路和电压控制型电流源电连接。电压控制型电流源分别与第一端口和第二端口电连接。电压控制型电流源用于接收电压信号，并基于电压信号产生并输出第一电流。存储器的第一输入端与电压检测电路的第二输出端电连接。存储器的第二输入端与电压控制型电流源的第二输出端电连接。
1.一种故障电弧模拟发生装置，与直流供电电源(101)电连接，其特征在于，包括：
第一端口(110)，与所述直流供电电源(101)的正极电连接；
第二端口(120)，与所述直流供电电源(101)的负极电连接；
电压检测电路(200)，分别与所述第一端口(110)和所述第二端口(120)电连接，用于检测所述第一端口(110)与所述第二端口(120)之间的第一电压，确定所述第一电压的数值大小，并将所述第一电压以第一信号的形式输出；
运算电路(300)，所述运算电路(300)的第一输入端与所述电压检测电路(200)的第一输出端电连接，用于接收所述第一信号，基于所述第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出所述第一信号相应的电压信号；
电压控制型电流源(400)，所述电压控制型电流源(400)的第一输入端与所述运算电路(300)的输出端电连接，所述电压控制型电流源(400)的第二输入端与所述第一端口(110)电连接，所述电压控制型电流源(400)的第一输出端与所述第二端口(120)电连接，所述电压控制型电流源(400)用于接收所述电压信号，并基于所述电压信号产生并输出与所述故障电弧的电流大小相同的第一电流；以及存储器(500)，所述存储器(500)的第一输入端与所述电压检测电路(200)的第二输出端电连接，所述存储器(500)的第二输入端与所述电压控制型电流源(400)的第二输出端电连接，用于接收并存储所述第一电压和所述第一电流；
其中，所述故障电弧模拟发生装置还包括保护电路(600)；
所述保护电路(600)的第一输入端与所述电压检测电路(200)的第二输出端电连接，所述保护电路(600)的第二输入端与所述第一端口(110)电连接，所述保护电路(600)的第三输入端与所述电压控制型电流源(400)的第二输入端电连接，所述保护电路(600)的第一输出端与所述电压控制型电流源(400)的第二输入端电连接，所述保护电路(600)的第二输出端与所述存储器(500)的第一输入端电连接；
所述保护电路(600)用于接收所述第一电压和所述第一电流，将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口(110)与所述电压控制型电流源(400)之间的回路导通与断开，并基于所述比较结果确定是否将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器(500)。
2.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，所述保护电路(600)将所述第一电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述第一电压小于或等于所述预设电压阈值，则所述保护电路(600)控制所述第一端口(110)与所述电压控制型电流源(400)之间的回路导通，并将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器(500)进行存储。
3.如权利要求2所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，所述保护电路(600)将所述第一电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述第一电压大于所述预设电压阈值，则所述保护电路(600)控制所述第一端口(110)与所述电压控制型电流源(400)之间的回路断开，并不输出所述第一电压和所述第一电流至所述存储器(500)。
4.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，所述保护电路(600)包括：
断路器(610)，所述断路器(610)的第一输入端与所述电压检测电路(200)的第二输出端电连接，所述断路器(610)的第二输入端与所述第一端口(110)电连接，所述断路器(610)的第三输入端与所述电压控制型电流源(400)的第二输入端电连接，所述断路器(610)的第一输出端与所述电压控制型电流源(400)的第二输入端电连接，所述断路器(610)的第二输出端与所述存储器(500)的第一输入端电连接；
所述断路器(610)用于接收所述第一电压和所述第一电流，将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口(110)与所述电压控制型电流源(400)之间的回路导通与断开，并基于所述比较结果确定是否将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器(500)。
5.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，所述运算电路(300)包括：
微分器(310)，所述微分器(310)的第一输入端与所述电压检测电路(200)的第一输出端电连接，所述微分器(310)的输出端与所述电压控制型电流源(400)的第一输入端电连接，所述微分器(310)用于接收所述第一信号，基于所述第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号至所述电压控制型电流源(400)。
6.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，所述电压检测电路(200)包括：
电压测量仪(210)，所述电压测量仪(210)的第一输入端与所述第一端口(110)电连接，所述电压测量仪(210)的第二输入端与所述第二端口(120)电连接，所述电压测量仪(210)的第一输出端与所述运算电路(300)的第一输入端电连接，所述电压测量仪(210)的第二输出端与所述存储器(500)的第一输入端电连接；
所述电压测量仪(210)用于检测所述第一端口(110)与所述第二端口(120)之间的第一电压，并输出第一信号至所述运算电路(300)，所述电压测量仪(210)还用于将所述第一电压输出至所述存储器(500)进行存储。
7.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，所述预设参数包括电弧的初始电导、时间常数、电弧的恒定电压和电弧开断时间。
8.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，还包括：
显示屏(700)，与所述存储器(500)的输出端电连接，用于显示所述第一电压和所述第一电流的波形。
9.如权利要求1所述的故障电弧模拟发生装置，其特征在于，还包括：
箱体(800)，所述电压检测电路(200)、所述运算电路(300)、电压控制型电流源(400)和所述存储器(500)均设置于所述箱体(800)内。
10.一种光伏直流系统，其特征在于，包括如权利要求1‑9任一项所述的故障电弧模拟发生装置(10)；
回路开关(22)，与所述第一端口(110)电连接；以及
直流供电电源(101)，所述直流供电电源(101)的正极与所述第一端口(110)电连接，所述直流供电电源(101)的负极与所述第二端口(120)电连接，所述直流供电电源(101)、所述负载(21)、所述故障电弧模拟发生装置(10)与所述回路开关(22)形成闭环回路。
故障电弧模拟发生装置及光伏直流系统
技术领域
[0001] 本申请涉及电力技术领域，特别是涉及故障电弧模拟发生装置及光伏直流系统。
背景技术
[0002] 随着电力电子行业及光伏发电等有关产业的发展，直流用电系统及其相关配套器件成为了当下电力系统的研究热点。其中，光伏发电作为新兴的可再生能源拥有绿色环保的优势，加之国家相关政策的支持，成为了直流系统中应用发展较多的使用场景。
[0003] 由于光伏系统长时间的高负荷运行、电气回路存在连接松动或动物抓咬等情况，以及建设质量、设备质量、运维质量、自然灾害等一系列因素，系统内会出现电子元器件和电气线路绝缘层老化、绝缘效果降低、绝缘层发生破损或触点松动等问题，从而引发故障电弧威胁电气系统的正常运行。在电路连接失效的开始阶段，由于接头两端导体的距离极小，所以即使存在很小的电压也会产生很大的电场，并且会击穿空气从而产生持续燃烧的电弧。由于直流电流无过零点，当故障电弧发生后熄弧相对困难，电弧产生的巨大热量可能会对电力设备及生产生活造成巨大的危害。
[0004] 目前，现有光伏直流故障电弧实验需要采用移动电极拉弧的方式产生故障电弧。每次故障电弧拉弧实验结束后，都必须经过5分钟将电极自然冷却，才可以进行下一次实验。产生真实的故障电弧的重复实验过程中需要冷却，效率较低。
发明内容
[0005] 基于此，有必要针对现有光伏直流故障电弧实验因采用移动电极拉弧的方式产生故障电弧，在产生真实的故障电弧的重复实验过程中需要冷却，导致效率较低的问题，提供一种故障电弧模拟发生装置及光伏直流系统。
[0006] 一种故障电弧模拟发生装置，与直流供电电源电连接，包括：
[0007] 第一端口，与所述直流供电电源的正极电连接；
[0008] 第二端口，与所述直流供电电源的负极电连接；
[0009] 电压检测电路，分别与所述第一端口和所述第二端口电连接，用于检测所述第一端口与所述第二端口之间的第一电压，并输出第一信号；
[0010] 运算电路，所述运算电路的第一输入端与所述电压检测电路的第一输出端电连接，用于接收所述第一信号，基于所述第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号；
[0011] 电压控制型电流源，所述电压控制型电流源的第一输入端与所述运算电路的输出端电连接，所述电压控制型电流源的第二输入端与所述第一端口电连接，所述电压控制型电流源的第一输出端与所述第二端口电连接，所述电压控制型电流源用于接收所述电压信号，并基于所述电压信号产生并输出第一电流；以及
[0012] 存储器，所述存储器的第一输入端与所述电压检测电路的第二输出端电连接，所述存储器的第二输入端与所述电压控制型电流源的第二输出端电连接，用于接收并存储所述第一电压和所述第一电流。
[0013] 在其中一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置还包括：
[0014] 保护电路，所述保护电路的第一输入端与所述电压检测电路的第二输出端电连接，所述保护电路的第二输入端与所述第一端口电连接，所述保护电路的第三输入端与所述电压控制型电流源的第二输入端电连接，所述保护电路的第一输出端与所述电压控制型电流源的第二输入端电连接，所述保护电路的第二输出端与所述存储器的第一输入端电连接；
[0015] 所述保护电路用于接收所述第一电压和所述第一电流，将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口与所述电压控制型电流源之间的回路导通与断开，并基于所述比较结果确定是否将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器。
[0016] 在其中一个实施例中，所述保护电路将所述第一电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述第一电压小于或等于所述预设电压阈值，则所述保护电路控制所述第一端口与所述电压控制型电流源之间的回路导通，并将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器进行存储。
[0017] 在其中一个实施例中，所述保护电路将所述第一电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述第一电压大于所述预设电压阈值，则所述保护电路控制所述第一端口与所述电压控制型电流源之间的回路断开，并不输出所述第一电压和所述第一电流至所述存储器。
[0018] 在其中一个实施例中，所述保护电路包括：
[0019] 断路器，所述断路器的第一输入端与所述电压检测电路的第二输出端电连接，所述断路器的第二输入端与所述第一端口电连接，所述断路器的第三输入端与所述电压控制型电流源的第二输入端电连接，所述断路器的第一输出端与所述电压控制型电流源的第二输入端电连接，所述断路器的第二输出端与所述存储器的第一输入端电连接；
[0020] 所述断路器用于接收所述第一电压和所述第一电流，将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口与所述电压控制型电流源之间的回路导通与断开，并基于所述比较结果确定是否将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器。
[0021] 在其中一个实施例中，所述运算电路包括：
[0022] 微分器，所述微分器的第一输入端与所述电压检测电路的第一输出端电连接，所述微分器的输出端与所述电压控制型电流源的第一输入端电连接，所述微分器用于接收所述第一信号，基于所述第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号至所述电压控制型电流源。
[0023] 在其中一个实施例中，所述电压检测电路包括：
[0024] 电压测量仪，所述电压测量仪的第一输入端与所述第一端口电连接，所述电压测量仪的第二输入端与所述第二端口电连接，所述电压测量仪的第一输出端与所述运算电路的第一输入端电连接，所述电压测量仪的第二输出端与所述存储器的第一输入端电连接；
[0025] 所述电压测量仪用于检测所述第一端口与所述第二端口之间的第一电压，并输出第一信号至所述运算电路，所述电压测量仪还用于将所述第一电压输出至所述存储器进行存储。
[0026] 在其中一个实施例中，所述预设参数包括电弧的初始电导、时间常数、电弧的恒定电压和电弧开断时间。
[0027] 在其中一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置还包括：
[0028] 显示屏，与所述存储器的输出端电连接，用于显示所述第一电压和所述第一电流的波形。
[0029] 在其中一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置还包括：
[0030] 箱体，所述电压检测电路、所述运算电路、电压控制型电流源和所述存储器均设置于所述箱体内。
[0031] 一种光伏直流系统，包括上述任一项实施例所述的故障电弧模拟发生装置；
[0032] 负载，与所述第二端口电连接；
[0033] 回路开关，与所述第一端口电连接；以及
[0034] 直流供电电源，所述直流供电电源的正极与所述第一端口电连接，所述直流供电电源的负极与所述第二端口电连接，所述直流供电电源、所述负载、所述故障电弧模拟发生装置与所述回路开关形成闭环回路。
[0035] 与现有技术相比，上述故障电弧模拟发生装置及光伏直流系统，通过所述电压检测电路检测所述第一端口与所述第二端口之间的第一电压，并将所述第一电压的具体数值以第一信号的形式发送至所述运算电路。通过所述运算电路基于第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号至所述电压控制型电流源，使其基于所述电压信号产生并输出所述第一电流。同时将所述第一电压和所述第一电流存储至所述存储器，便于后续对故障电弧进行分析。本申请可以在实验中利用上述结构模拟故障电弧的发生，但却不产生实际的电弧，避免了实验间的冷却过程，从而可以节约实验所需时间，提高效率。
附图说明
[0036] 图1为本申请一实施例提供的故障电弧模拟发生装置的原理框图；
[0037] 图2为本申请一实施例提供的故障电弧模拟发生装置的结构框图；
[0038] 图3为本申请一实施例提供的故障电弧模拟发生装置的结构示意图；
[0039] 图4为本申请一实施例提供的光伏直流系统的结构框图。
[0040] 10 故障电弧模拟发生装置
[0041] 101 直流供电电源
[0042] 110 第一端口
[0043] 120 第二端口
[0044] 20 光伏直流系统
[0045] 21 负载
[0046] 22 回路开关
[0047] 200 电压检测电路
[0048] 210 电压测量仪
[0049] 300 运算电路
[0050] 310 微分器
[0051] 400 电压控制型电流源
[0052] 500 存储器
[0053] 600 保护电路
[0054] 610 断路器
[0055] 700 显示屏
[0056] 800 箱体
具体实施方式
[0057] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
[0058] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0059] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0060] 请参见图1，本申请一实施例提供一种故障电弧模拟发生装置10，与直流供电电源101电连接。所述故障电弧模拟发生装置10包括：第一端口110、第二端口120、电压检测电路
200、运算电路300、电压控制型电流源400、存储器500。所述第一端口110与所述直流供电电源101的正极电连接。所述第二端口120与所述直流供电电源101的负极电连接。所述电压检测电路200分别与所述第一端口110和所述第二端口120电连接。所述电压检测电路200用于检测所述第一端口110与所述第二端口120之间的第一电压，并输出第一信号。
[0061] 所述运算电路300的第一输入端与所述电压检测电路200的第一输出端电连接。所述运算电路300用于接收所述第一信号，基于所述第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号。所述电压控制型电流源400的第一输入端与所述运算电路300的输出端电连接。所述电压控制型电流源400的第二输入端与所述第一端口110电连接。所述电压控制型电流源400的第一输出端与所述第二端口120电连接。所述电压控制型电流源400用于接收所述电压信号，并基于所述电压信号产生并输出第一电流。
[0062] 所述存储器500的第一输入端与所述电压检测电路200的第二输出端电连接。所述存储器500的第二输入端与所述电压控制型电流源400的第二输出端电连接。所述存储器500用于接收并存储所述第一电压和所述第一电流。
[0063] 在一个实施例中，所述直流供电电源101可以由光伏电源构成。在一个实施例中，所述直流供电电源101也可以由其它的直流电源构成。在一个实施例中，所述直流供电电源101也可由交流电源配合AC/DC转换器构成。
[0064] 可以理解，所述电压检测电路200的具体电路结构不限制，只要具有检测所述第一端口110与所述第二端口120之间的第一电压，并输出第一信号的功能即可。在一个实施例中，所述电压检测电路200可以由电压传感器构成。在一个实施例中，所述电压检测电路200也可以由电压测量仪构成。通过所述电压检测电路200检测所述第一端口110与所述第二端口120之间的第一电压，确定所述第一电压的数值大小，并以所述第一信号的形式发送至所述运算电路300。同时所述电压检测电路200还将所述第一电压以信号的形式发送至所述存储器500进行存储，便于后期分析使用。
[0065] 可以理解，所述运算电路300的具体电路结构不限制，只要具有基于所述第一信号和所述预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号的功能即可。在一个实施例中，所述运算电路300可由处理器构成。在一个实施例中，所述运算电路300也可由带AD(模数转换)功能的单片机构成。通过所述运算电路300接收所述第一信号，并根据所述预设参数按照预设算法确定故障电弧的电流大小。然后输出所述电压信号至所述电压控制型电流源400，以使所述电压控制型电流源400产生与所述故障电弧的电流大小相同的所述第一电流。
[0066] 在一个实施例中，所述预设参数可包括电弧的初始电导、时间常数、电弧的恒定电压和电弧开断时间。在一个实施例中，所述预设参数可提前存储至所述运算电路300内。在一个实施例中，所述预设参数也可通过输入装置在需要时输入。在一个实施例中，还可通过调整4个参数使得所述电弧发生模拟装置10与实验电路相契合，满足仿真及实验的需要。
[0067] 在一个实施例中，所述电压控制型电流源400在接收到所述电压信号后，会基于所述电压信号产生与所述故障电弧的电流大小相同的所述第一电流，并将所述第一电流输出至所述第二端口120。同时还将所述第一电流以信号的形式输出至所述存储器500内进行存储，以便于后期提取分析使用。
[0068] 在一个实施例中，通过所述存储器500接收所述第一电压和所述第一电流，并将二者进行存储，以便于后期提取分析使用。在一个实施例中，因所述存储器500的内存有限，所述故障电弧模拟发生装置10在使用时，新产生的故障电弧数据将自动替代最先保存的故障电弧数据，因此需要及时保存以防止数据丢失。
[0069] 通过上述所述电压检测电路200、所述运算电路300、所述电压控制型电流源400以及所述存储器500的配合，可模拟故障电弧的发生，但却不产生实际的电弧，可避免实验间的冷却过程，从而可以节约实验所需时间，提高效率。
[0070] 本实施例中，通过所述电压检测电路200检测所述第一端口110与所述第二端口120之间的第一电压，并将所述第一电压的具体数值以第一信号的形式发送至所述运算电路300。通过所述运算电路300基于第一信号和预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号至所述电压控制型电流源400，使其基于所述电压信号产生并输出所述第一电流。
同时将所述第一电压和所述第一电流存储至所述存储器500，便于后续对故障电弧进行分析。本实施例可以在实验中利用上述结构模拟故障电弧的发生，但却不产生实际的电弧，避免了实验间的冷却过程，从而可以节约实验所需时间，提高效率。
[0071] 请参见图2，在一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置10还包括：保护电路600。所述保护电路600的第一输入端与所述电压检测电路200的第二输出端电连接。所述保护电路600的第二输入端与所述第一端口110电连接。所述保护电路600的第三输入端与所述电压控制型电流源400的第二输入端电连接。所述保护电路600的第一输出端与所述电压控制型电流源400的第二输入端电连接。所述保护电路600的第二输出端与所述存储器500的第一输入端电连接。
[0072] 所述保护电路600用于接收所述第一电压和所述第一电流。将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口110与所述电压控制型电流源400之间的回路导通与断开，并基于所述比较结果确定是否将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器500。
[0073] 可以理解，所述保护电路600的具体电路结构不做具体的限定，只要具有将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口110与所述电压控制型电流源400之间的回路导通与断开的功能即可。所述保护电路600的具体电路结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述保护电路600可由普通断路器构成。在一个实施例中，所述保护电路600也可由空气开关构成。
[0074] 通过所述保护电路600将所述第一电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述第一电压大于所述预设电压阈值时，所述保护电路600会控制所述第一端口110与所述电压控制型电流源400之间的回路断开，从而保护所述故障电弧模拟发生装置10，避免损坏，对实验人员的安全也有保障。
[0075] 在一个实施例中，若所述第一电压小于或等于所述预设电压阈值时，所述保护电路600会控制所述第一端口110与所述电压控制型电流源400之间的回路导通，并将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器500进行存储。在一个实施例中，只有在所述第一电压小于或等于所述预设电压阈值时，所述保护电路600才会将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器500进行存储。
[0076] 在一个实施例中，所述保护电路600包括：断路器610。所述断路器610的第一输入端与所述电压检测电路200的第二输出端电连接。所述断路器610的第二输入端与所述第一端口110电连接。所述断路器610的第三输入端与所述电压控制型电流源400的第二输入端电连接。所述断路器610的第一输出端与所述电压控制型电流源400的第二输入端电连接。所述断路器610的第二输出端与所述存储器500的第一输入端电连接。
[0077] 所述断路器610用于接收所述第一电压和所述第一电流。将所述第一电压与预设电压阈值进行比较，基于比较结果控制所述第一端口110与所述电压控制型电流源400之间的回路导通与断开，并基于所述比较结果确定是否将所述第一电压和所述第一电流输出至所述存储器500。
[0078] 在一个实施例中，通过所述断路器610将所述第一电压与所述预设电压阈值进行比较，若所述第一电压大于所述预设电压阈值时，所述断路器610会控制所述第一端口110与所述电压控制型电流源400之间的回路断开，从而保护所述故障电弧模拟发生装置10，避免损坏，提高了安全性。在一个实施例中，所述断路器610在断开后，需要人工复位才能重新启用。
[0079] 在一个实施例中，所述运算电路300包括：微分器310。所述微分器310的第一输入端与所述电压检测电路200的第一输出端电连接。所述微分器310的输出端与所述电压控制型电流源400的第一输入端电连接。所述微分器310用于接收所述第一信号，基于所述第一信号和所述预设参数确定故障电弧的电流大小，并输出电压信号至所述电压控制型电流源400。
[0080] 在一个实施例中，可通过所述微分器310基于所述第一信号和所述预设参数按照预设算法求解所述故障电弧的电流数值。在一个实施例中，所述微分器310在得到所述故障电弧的电流数值后，可输出所述电压信号至所述电压控制型电流源400，以使所述电压控制型电流源400产生与所述故障电弧的电流数值相同的所述第一电流。在一个实施例中，所述预设算法可以是传统的算法。
[0081] 在一个实施例中，所述电压检测电路200包括：电压测量仪210。所述电压测量仪210的第一输入端与所述第一端口110电连接。所述电压测量仪210的第二输入端与所述第二端口120电连接。所述电压测量仪210的第一输出端与所述运算电路300的第一输入端电连接。所述电压测量仪210的第二输出端与所述存储器500的第一输入端电连接。所述电压测量仪210用于检测所述第一端口110与所述第二端口120之间的第一电压，并输出第一信号至所述运算电路300。所述电压测量仪210还用于将所述第一电压输出至所述存储器500进行存储。
[0082] 在一个实施例中，可通过所述电压测量仪210测量所述第一端口110与所述第二端口120之间的所述第一电压，同时确定所述第一电压的数值大小，并以所述第一信号的形式发送至所述运算电路300。同时所述电压测量仪210还将所述第一电压以信号的形式发送至所述存储器500进行存储，便于后期分析使用。
[0083] 通过所述电压测量仪210、所述运算电路300、所述电压控制型电流源400以及所述存储器500的配合，可模拟故障电弧的发生，但却不产生实际的电弧，既可避免实验间的冷却过程，可以节约实验所需时间，提高效率。又不会对触头进行烧蚀，可以降低实验成本。
[0084] 在一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置10还包括：显示屏700。所述显示屏700与所述存储器500的输出端电连接。所述显示屏700用于显示所述第一电压和所述第一电流的波形。在一个实施例中，所述显示屏700可以是LED显示屏。通过LED显示屏实时反馈模拟电弧信息(即所述第一电流和所述第一电压)，动态显示所述电弧发生模拟装置10产生电弧的电压及电流信号，便于实验人员观察。
[0085] 请参见图3，在一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置10还包括：箱体800。所述电压检测电路200、所述运算电路300、电压控制型电流源400和所述存储器500均设置于所述箱体800内。在一个实施例中，所述箱体800的形状可为长方体形。在一个实施例中，所述箱体800上可设置有USB接口，便于将所述存储器500内的数据导出。在一个实施例中，所述显示屏700可安装在所述箱体800的侧壁并暴露，便于实验人员观察。
[0086] 在一个实施例中，本申请在接入到实际光伏直流系统回路中时，通过所述箱体800上的ON/OFF按键对装置进行开/关处理。在开机后LED显示屏(即所述显示屏700)左侧会动态显示实时模拟产生的故障电弧电压(即第一电压)及电流(即第一电流)信号波形图，右侧将显示与故障电弧模型相关的4个影响因素(即所述预设参数)及采样频率。
[0087] 在一个实施例中，可设定电弧模型的4个参数分别为电弧的初始电导g(0)为10s；‑2
时间常数tau为1.2×10 s；电弧的恒定电压UC需要通过预实验确定，初始值可为37V；在总模拟时间为0.5s的情况下，电弧开断时间t可为0.25s。在一个实施例中，所述采样频率f为
100kHz‑1MHz，设定的保护电压阈值UN可为1kV。
[0088] 在一个实施例中，可通过SET按键选择需要调整改变的参数，并通过↑↓按键对参数数值进行调整。在一个实施例中，若接入回路的电压(即第一电压)超过所设定的阈值(即预设电压阈值)，则所述断路器310(即所述保护电路300)将会及时切断电路，且在LED显示屏上进行报警提示，需重启所述故障电弧模拟发生装置10完成对装置的人工复位。若接入回路的电压在设定阈值范围内，所述故障电弧模拟发生装置10则会自动模拟故障电弧的发生，并通过按下SAVE按键记录相关电弧的电压电流波形数据，并通过USB接口将存储的数据导出进行进一步分析。在一个实施例中，所述故障电弧模拟发生装置10内部的模块需要进行额外供电，可采用24V直流输入以保证所述故障电弧模拟发生装置10可以正常运行工作。
[0089] 请参见图4，本申请一实施例提供一种光伏直流系统20，包括上述任一项实施例所述的故障电弧模拟发生装置10、负载21、回路开关22以及直流供电电源101。所述负载21与所述第二端口120电连接。所述回路开关22与所述第一端口110电连接。所述直流供电电源101的正极与所述第一端口110电连接。所述直流供电电源101的负极与所述第二端口120电连接。所述直流供电电源101、所述负载21、所述故障电弧模拟发生装置10与所述回路开关
22形成闭环回路。
[0090] 本实施例所述的光伏直流系统20，可通过所述故障电弧模拟发生装置10内的所述电压检测电路200、所述运算电路300、所述电压控制型电流源400以及所述存储器500的配合，可模拟故障电弧的发生，但却不产生实际的电弧，可避免实验间的冷却过程，从而可以节约实验所需时间，提高效率。
[0091] 综上所述，本申请可以在实验中利用上述结构模拟故障电弧的发生，但却不产生实际的电弧，避免了实验间的冷却过程，从而可以节约实验所需时间，提高效率。本申请可以模拟产生准确的、与实验相符的直流故障电弧波形，为故障电弧的特征构建及检测算法的提出提供了研究依据，同时也可以减少大量实验带来的经济开支，更有利于研究光伏直流系统中故障电弧的特性。
[0092] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0093] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
