一种防止触电伤害的带电作业带电实训系统及设计方法与流程

本发明涉及配电网作业培训真型系统构建，尤其涉及安全化带电作业带电实训系统。

背景技术：

1、为提高供电可靠性，减少停电时长，保证用户用电连续性，10kv～35kv配电网带电作业我国得到的快速发展，带电作业范围、作业次数逐步增长。

2、配电网带电作业与超高压输电线路作业存在显著的差异。超高压输电线路作业的特点是空间电场强度和作业距离较大，作业人员需要穿戴屏蔽服，并采用等电位方法进行高电位作业，以确保安全。而在配电网带电作业中，由于三相导线之间的空间距离较小，如果操作不当，就可能造成人身触电，系统出现单相接地、相间短路故障，造成人身伤亡事故。

3、带电作业属于特种作业，作业人员必须经过严格的培训，完全掌握带电作业技能，才能在保证安全的前提下开展带电作业工作。1958年，我国第一期带电作业培训班在鞍山电业局举办，但自1958年至今，我国大多数带电作业培训是在“不带电”环境下进行的。不带电培训，学员在培训中不存在触电风险，安全性相对较高。然而，由于学员在培训中明确的知晓作业点不带电，虽能掌握作业技能。但在实际工作中，作业点带电会影响作业人员的心理，甚至出现带电作业人员心理紧张、动作变形、无法电作业的情况。因此，不带电作业培训难以训练出素质过硬的带电作业人员。然而，带电实训情况下，由于学员未能完全掌握作业技能，导致动作不熟练，使得带电实训中存在较大的人身触电安全隐患。

4、为实现保证安全条件下的带电作业带电培训，防止人身触电，本发明提出一种自主防止触电伤害的电网带电作业带电实训系统及设计方法，该系统能够在发生人身触电时，自主降低触电接触点电压，大幅降低触电电流至较低水平，从而防止触电伤害，保证人身安全。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。通过确定人体最大电阻和最大触电电流，计算最高限制电压，并根据实训线路的单相对地分布容抗、最小降压倍数人体最大电阻计算串联电抗器的电抗值，最终确定调压器的最小容量。该系统旨在提供一种安全有效的实训环境，使操作人员能够在安全的范围内进行带电作业的实训，并能够根据负载变化趋势及时调整调压器的工作状态，以确保系统的稳定运行和避免潜在的安全风险。

2、因此，提供了一种防止触电伤害的带电作业带电实训系统的设计方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种防止触电伤害的带电作业带电实训系统的设计方法，包括：

4、确定人体最大电阻和最大触电电流，计算最高限制电压；计算实训线路额定相电压与最高限制电压的比值作为最小降压倍数；以人体最大电阻的10倍值为阻抗下限值，设计确定实训线路长度、线路型号，实训线路的单相对地分布容抗不低于该阻抗下限值；根据实训线路的单相对地分布容抗、最小降压倍数人体最大电阻等计算串联电抗器的电抗值；确定调压器的最小容量。

5、作为本发明所述的防止触电伤害的带电作业带电实训系统的设计方法的一种优选方案，其中：所述最高限制电压包括将人体最大电阻和最大接触电流相乘得到最高限制电压。

6、所述人体最大电阻在1500～3000ω范围内；所述最大触电电流在10ma～200ma范围内。

7、作为本发明所述的防止触电伤害的带电作业带电实训系统的设计方法的一种优选方案，其中：所述串联电抗器的电抗值包括电抗值表达为：

8、

9、其中，xs串联电抗器的电抗值，xcp为实训线路单相对地分布电容的容抗，n为降压倍数，rhm为人体电阻最大值。

10、作为本发明所述的防止触电伤害的带电作业带电实训系统的设计方法的一种优选方案，其中：所述确定调压器的最小容量包括调压器的最小容量表达为：

11、

12、其中，sth为调压器的最小容量，up为实训线路额定相电压。

13、作为本发明所述的防止触电伤害的带电作业带电实训系统的设计方法的一种优选方案，其中：所述最小容量包括通过机器学习算法来预测实训过程中的负载变化趋势：收集实训过程中的负载数据并对数据进行清洗和处理，去除异常值和噪声，建立负载变化模型，使用收集负载数据作为训练集，将负载变化模型的输入变量作为特征，输出变量为调压器的容量需求，训练集进行模型的训练和优化，在电网带电作业带电实训系统中，实时监测实训线路的电流、电压参数，将实时监测到的数据输入到训练好的负载变化模型中，得到预测的调压器容量需求，根据预测结果，及时调整调压器的工作状态，出现以下结果：

14、如果预测结果显示调压器容量需求将逐渐增加，系统提前做好准备，确保调压器能够满足未来的负载需求。

15、如果预测结果显示在某段时间内调压器容量需求将达到峰值，系统增加备用电源、调整设备的运行状态确保系统的稳定运行。

16、如果预测结果显示调压器容量需求在短时间内急剧增加、减少，系统发出警报并自动采取保护措施避免安全风险。

17、作为本发明所述的防止触电伤害的带电作业带电实训系统的一种优选方案，其中：所述调压器包括调压器连接串联电抗器一侧的中性点直接接地。

18、作为本发明所述的防止触电伤害的带电作业带电实训系统的一种优选方案，其中：所述升压控制保护模块包括打开电源开关，使三相交流电源连接到调压器开始工作，操作人员通过调压器的控制面板、远程控制器调节输出电压，系统根据预设的参数自动调节输出电压，串联电抗器被插入到调压器和实训线路之间，调整电阻值限制电流，实训线路上连接有电压传感器实时监测实训线路上的电压值通过监控系统显示，升压控制保护模块根据设定的保护参数，对电源开关和调压器进行控制，当实训线路上的功率、电压超过设定的阈值时，升压控制保护模块自动切断电源开关，在实训过程中，在实训结束后，操作人员关闭电源开关，断开调压器与实训线路之间的连接。

19、所述设定的保护参数包括最大电压阈值、最大电流阈值及功率阈值：当实训线路最大功率超过额定功率的α倍时，此时，无论最大电压是否超过βv，升压控制保护模块直接控制自动切断电源开关不进行调压器调节。

20、当最大功率小于额定功率的α倍时，最大电压超过βv时升压控制保护模块进入故障模式，直接控制调压器进行第一次电压调节使电压值降低并利用电压传感器进行实时监测电压值，若检测到的最大电压降低至βv以下时，则系统回归正常模式。

21、当电压传感器监测电压值持续超过βv时，进行第二次电压调节，若二次调节后无法降低电压则升压控制保护模块直接控制自动切断电源开关，若二次调节后电压降低至βv以下则系统回归正常模式。

22、本发明的另外一个目的是提供了一种防止触电伤害的带电作业带电实训系统，本发明提供一个自主防触电的电网带电作业带电实训环境，用于培训和训练电力工作人员在带电情况下进行电网操作和维护的技能。通过该系统，工作人员可以在安全的环境下模拟真实的电网工作场景，学习如何正确操作和维护电网设备，提高他们的工作效率和安全性。同时，该系统还可以监测实训线路的电压，并通过升压控制保护模块对电源开关和调压器进行控制，以确保实训过程的安全性和稳定性。

23、一种防止触电伤害的带电作业带电实训系统，其特征在于，包括电源开关、调压器、串联电抗器、实训线路、电压传感器、升压控制保护模块；

24、所述电源开关，一侧连接三相交流电源，另一侧连接调压器；

25、所述调压器，一侧连接电源开关，另一侧连接串联电抗器；

26、所述串联电抗器，一端连接调压器，另一侧连接至实训线路；

27、所述电压传感器，连接在串联电抗器和实训线路之间，用于测量实训线路的电压；

28、所述升压控制保护模块，控制电源开关和调压器。

29、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种防止触电伤害的带电作业带电实训系统设计所述的方法的步骤。

30、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现防止触电伤害的带电作业带电实训系统设计所述的方法的步骤。

31、本发明的有益效果：本发明基于本发明可设计具有人身触电防护功能的带电作业带电实训系统，从而改变当前的带电作业不带电培训现状，使得带电作业培训学员直接感受真实的带电作业环境，从而提高带电作业技能培训效率和培训效果。