一种带电作业带电实训系统触电保护方法及系统与流程

本发明涉及配电网作业培训真型系统构建，尤其涉及带电作业实训防触电伤害防护系统。

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，本发明提出一种带电作业带电实训系统触电保护系统，该系统能够快速限制系统电压或切断系统电源，防止人身触电伤害。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。在解决在带电作业中可能出现的人身触电事故问题。通过驱动限压单元将电压降低到安全范围内，并当出现人身触电事故时发出故障信号驱动开关单元断开，以确保人员的安全。同时，根据当前电压与安全系数相乘得到的安全电压计算出需要降低的电压值，并将其转换为实际控制信号来控制限压单元的工作状态。当限压单元工作正常时，开关单元保持电路通电；而当限压单元出现故障或需要切换电路时，开关单元会切换电路的通断状态。通过这些措施，可以有效地保护人员免受电流伤害，提高带电作业的安全性和可靠性。

2、因此，提供了一种带电作业带电实训系统触电保护方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种带电作业带电实训系统触电保护方法，包括：

4、当系统检测到有人接近带电区域时，驱动限压单元将电压降低到安全范围内，当出现人身触电事故时，发出故障信号驱动开关单元断开；根据当前电压与安全系数相乘得到的安全电压，计算出需要降低的电压值，计算出的电压值转换为实际控制信号控制限压单元的工作状态；当限压单元工作正常时，开关单元保持电路通电，当限压单元出现故障、需要切换电路时，开关单元切换电路的通断状态。

5、作为本发明所述的带电作业带电实训系统触电保护方法的一种优选方案，其中：条件1：当接触电压感应器检测到带电区域的电压超过设定的安全阈值时，电压变换及启动单元接收到信号，触发启动单元启动限压单元，对带电区域的电压进行限制确保作业人员的防触电安全；条件2：电流感应器实时检测带电区域的电流，发生故障时产生零序电压，电压变换及启动单元监测到零序电压，当零序电压超过阈值时即判断发生人身触电故障，断开电源发出警报防止人身触电事故。

6、作为本发明所述的带电作业带电实训系统触电保护系统的一种优选方案，其中：所述电压变换及启动单元包括电压变换模块、零序电压提取模块、故障信号发生模块、故障信号发送模块。

7、所述电压变换模块包括将实训线路电压变换为低电压信号便于测量；

8、所述零序电压提取模块包括当实训线路存在零序电压时，提取零序电压并将零序电压变换为低电压。

9、所述故障信号发生模块包括在实训线路零序电压达到阈值时产生故障信号。

10、所述故障信号发送模块包括在接收到故障信号发生模块产生的故障信号时，将故障信号以光信号、脉冲信号、电流信号、电磁波信号的方式发送。

11、实训线路的电压经过电压变换模块进行变换，将高电压信号转换为低电压信号，零序电压提取模块检测实训线路中是否存在零序电压：当实训线路存在零序电压时提取出零序电压，并转换为低电压信号，故障信号发生模块根据零序电压的变化情况来判断是否产生故障信号：当实训线路的零序电压达到设定的阈值时产生一个故障信号，故障信号发送模块接收到故障信号发生模块产生的故障信号后，将故障信号以光信号、脉冲信号、电流信号、电磁波信号的形式发送出去。

12、作为本发明所述的带电作业带电实训系统触电保护系统的一种优选方案，其中：所述电压变换及启动单元的单相对地阻抗值不低于10倍～100倍的实训线路单相对地分布电容的并联容抗值，表达式为：

13、

14、且单相对地阻抗值必须同时满足如下表达式：

15、

16、其中，xp为实训线路单相对地分布电容的并联容抗值，j表示虚数单位，ω表示交流电的角频率，l为实训线路的长度，c实训线路的单相对地分布电容，z为电压变换及启动单元的单相对地阻抗值，k为修正系数，描述实训线路中其他元件对电流分流的影响。

17、作为本发明所述的带电作业带电实训系统触电保护系统的一种优选方案，其中：所述限压单元包括2个电力电子开关、3个电力电子开关。

18、当限压单元(3)包含2个电力电子开关时，包含如下：2个电子开关分别连接在系统的ab相、bc相之间，控制ab相和bc相之间的电流和电压，不单独控制ca相的电流和电压。

19、2个电子开关分别连接在系统的ab相、ac相之间，控制ab相和ac相之间的电流和电压，不单独控制bc相的电流和电压。

20、2个电子开关分别连接在系统的ac相、bc相之间，控制ac相和bc相之间的电流和电压，不单独控制ab相的电流和电压。

21、当需要限制与切断任一两相之间的电流时，一个电子开关关闭，另一个电子开关打开，当进行增加电压时，使打开的电子开关导通的时间增加，增加电流的流动时间，控制第二个电子开关的关闭时间，调节电压的增加速率，当进行减少电压时，打开一个电子开关，并保持它导通一段时间，在这段时间内，关闭另一个电子开关，缩短第一个电子开关的导通时间减少电流的流动时间，控制第二个电子开关的关闭时间调节电压的减少速率，循环重复直至达到切断与限制电压的目标值。

22、作为本发明所述的带电作业带电实训系统触电保护系统的一种优选方案，其中：所述开关单元包括3个电力电子开关，分别串联在实训系统电源和升压变压器的三相线路之间：开关单元的3个电力电子开关状态一致，同时处于闭合、断开状态。

23、开关单元的3个电力电子开关断开时，实训线路处电压为零。

24、作为本发明所述的带电作业带电实训系统触电保护系统的一种优选方案，其中：所述电力电子开关包括限压单元、开关单元的电力电子开关为全控型电力电子开关。

25、所述限压单元、开关单元的电力电子开关能够在1ms内完成开关闭合至开关断开的状态转换，所述限压单元、开关单元的电力电子开关能够在1ms内完成开关断开至开关闭合的状态转换。

26、本发明的另外一个目的是提供了一种带电作业带电实训系统触电保护系统，本发明适用于电网带电作业带电实训系统的人身触电防护，保证参训人员的人身安全。该系统在发生人身触电时，能够快速限制系统电压或快速切断系统电源，起到降低或防止触电伤害的作用。

27、一种带电作业带电实训系统触电保护系统，其特征在于，包括电压变换及启动单元、驱动单元、限压单元、开关单元。

28、所述电压变换及启动单元，连接至带电作业带电实训系统的实训线路处，用于对实训线路电压进行变换以便于测量，此外，电压变换及启动单元在出现人身触电事故即发生单相接地故障时发出故障信号。

29、所述驱动单元，用于接收电压变换及启动单元的故障信号，当驱动单元接收到启动单元的故障信号时，发出驱动信号。

30、所述限压单元，并联连接至带电作业带电实训系统实训线路、实训系统升压变压器的低压侧，在接收到驱动信号后，限压单元动作。

31、所述开关单元，串联在带电作业带电实训系统实训线路和升压变压器之间，开关单元也被串联在带电作业带电实训系统升压变压器和供电电源之间。

32、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带电作业带电实训系统触电保护实现所述的方法的步骤。

33、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一种带电作业带电实训系统触电保护所述的方法的步骤。

34、本发明的有益效果：本发明在发生人身触电故障后，发明的保护系统可在2～5ms内完成电源切除或电压抑制，切除电源的保护动作和电压抑制的保护动作互为冗余，可保护人身触电情况下的人身安全。