两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统，测评系统包括电源模块、线路模块、跨步电压测试模块、实验箱和数据分析模块。测评方法主要通过模拟两相线路发生断线接地故障，进而测量断线接地故障点的入地电流，以及测量得到不同跨步电压值，然后依据粒子群算法优化得到计及人体过渡电阻的高斯误差系数最优值，最后依据修正后的跨步电压公式进行生物安全测评。本发明专利技术能有效模拟配网线路发生两相断线接地故障，进而对故障情况进行反演，并考虑了人体的过渡电阻对生物体进行安全测评，保障人身安全。

Biosafety evaluation system and method of two-phase disconnection and underground connection with human body transition resistance

【技术实现步骤摘要】
两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统及方法
本专利技术属于电力系统接地
，具体涉及两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统及方法。
技术介绍
随着电网建设的飞速发展，线路杆塔在人员活动密集性地地带的数量增加，当配电线路发生断线接地故障时，对附近居民因而造成的触电伤害时常发生，如：海南电网9.17事故、云南电网7.30断线事故等。其中7.30涉电安全事故发生于临沧市永德县小勐统镇等，该镇某配电线路因220V相线断线落地而致使4名村民死亡。由此可见跨步电压会对人体造成较大的危害，轻则烧伤皮肤、器官等，留下伤痕，情况严重时过大的电流会造成生命危险。此外跨步电压与故障电流、土壤表层的电阻率、人体触电位置以及电流持续时间有密切关系，在发生断线故障时，为确保居民及工作人员的人生安全，开发一套计及人体过渡电阻的生物安全测评系统显得尤为重要。针对跨步电压而言，已有的研究基本注重于输电线路防雷以及变电站和输电杆塔过电压接地的仿真和计算等方面，而缺乏对配电网断线接地故障全面系统的风险测试评估技术，更没有与之配套地的生物安全测评系统。因此，为确保居民及工作人员的人生安全，开发了一套针对发生两相断线接地情况下，计及人体过渡电阻的生物安全测评系统，这将加强对不同电压等级配电网断线接地故障的安全测评，并且为制定相关安全警示和绝缘防护措施意见，提供坚实基础，更是为今后提高配电网线路的安全运行提供的重要保障。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统及方法，对配电网发生两相断线接地故障时，进行安全测评，为制定相关安全警示和绝缘防护措施意见，提供坚实基础。实现本专利技术目的的技术方案如下：两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统，包括电源模块(31)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(19)和数据分析模块(20)；所述电源模块(31)包括依次连接的工频电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)；所述实验箱(19)包括上端搭载的线路模块(32)和下端搭载的跨步电压测试模块(33)；所述线路模块(32)包括A相线路(5)、B相线路(6)、C相线路(7)和三相负载(16)；三相负载(16)为RLC负载；变压器(4)的三相出线分别连接到A相线路(5)、B相线路(6)和C相线路(7)的输入端；A相线路(5)包括依次连接的线路电阻一(8)、线路电阻四(12)和负载变压器(15)的A相变压单元，A相变压单元输出端连接到三相负载(16)；B相线路(6)包括依次连接的线路电阻二(9)、线路电阻五(13)和负载变压器(15)的B相变压单元，线路电阻二(9)的输入端为B相线路(6)的输入端，线路电阻二(9)的输出端连接到断线模拟器B(21)的输入导线B(201)，断线模拟器B(21)的输出导线B(202)连接到线路电阻五(13)的输入端，线路电阻五(13)的输出端连接到B相变压单元的输入端，B相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；C相线路(7)包括线路电阻三(10)、线路电阻六(14)和负载变压器(15)的C相变压单元，线路电阻三(10)的输入端为C相线路(7)的输入端，线路电阻三(10)的输出端连接到断线模拟器C(11)的输入导线C(101)，断线模拟器C(11)的输出导线C(102)连接到线路电阻六(14)的输入端，线路电阻六(14)的输出端连接到C相变压单元的输入端，C相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；所述断线模拟器C(11)包括电流传感器一(104)、电流传感器二(105)、电流传感器三(106)、高压开关一(107)、高压开关二(108)、高压开关三(109)、电流采集装置C(113)、开关动作判断装置C(114)、中央处理器C(115)和无线收发装置C(116)；断线模拟器C(11)的输入导线C(101)、输出导线C(102)和接地导线C(103)分别连接到高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输入端，高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输出端相互连接；电流传感器一(104)、电流传感器二(105)和电流传感器三(106)分别套装在断线模拟器C(11)的输入导线C(101)、输出导线C(102)和接地导线C(103)，其输出端均连接到电流采集装置C(113)；高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)，继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)均连接到开关动作判断装置C(114)；电流采集装置C(113)和开关动作判断装置C(114)连接到中央处理器C(115)，中央处理器C(115)通过无线收发装置C(116)连接到数据分析模块(20)；所述断线模拟器B(21)包括电流传感器四(204)、电流传感器五(205)、电流传感器六(206)、高压开关四(207)、高压开关五(208)、高压开关六(209)、电流采集装置B(213)、开关动作判断装置B(214)、中央处理器B(215)和无线收发装置B(216)；断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)分别连接到高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输入端，高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输出端相互连接；电流传感器四(204)、电流传感器五(205)和电流传感器六(206)分别套装在断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)，其输出端均连接到电流采集装置B(213)；高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)，继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)均连接到开关动作判断装置B(214)；电流采集装置B(213)和开关动作判断装置B(214)连接到中央处理器B(215)，中央处理器B(215)通过无线收发装置B(216)连接到数据分析模块(20)；所述跨步电压测试模块(33)包括模拟地面(17)和电压测量机器人(18)；模拟地面(17)由均匀布置的土壤填充，同时与断线模拟器C(11)的接地导线C(103)、断线模拟器B(21)的接地导线B(203)紧密接触；电压测量机器人(18)位于模拟地面(17)上，并无线连接到数据分析模块(20)。上述测评系统的测评方法，包括以下步骤：第一步、模拟输电线路两相断线接地故障并进行电压测试，设定故障电流持续时间ts；电流传感器三(106)、电流传感器六(206)分别采集接地导线C(103)、接地导线B(203)的入地电流，并分别通过无线收发装置C(116)、无线收发装置B(216)无线传输到数据分析模块(20)；通过数据分析模块(20)控制电压测量机器人(18)测量不同电压测试点的跨步电压以及电压测试点分别到接地导线C(203)、接地导线B(103)的距离，并无线传输至数据分析模块(20)；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统，其特征在于，包括电源模块(31)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(19)和数据分析模块(20)；所述电源模块(31)包括依次连接的工频电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)；所述实验箱(19)包括上端搭载的线路模块(32)和下端搭载的跨步电压测试模块(33)；所述线路模块(32)包括A相线路(5)、B相线路(6)、C相线路(7)和三相负载(16)；三相负载(16)为RLC负载；变压器(4)的三相出线分别连接到A相线路(5)、B相线路(6)和C相线路(7)的输入端；A相线路(5)包括依次连接的线路电阻一(8)、线路电阻四(12)和负载变压器(15)的A相变压单元，A相变压单元输出端连接到三相负载(16)；B相线路(6)包括依次连接的线路电阻二(9)、线路电阻五(13)和负载变压器(15)的B相变压单元，线路电阻二(9)的输入端为B相线路(6)的输入端，线路电阻二(9)的输出端连接到断线模拟器B(21)的输入导线B(201)，断线模拟器B(21)的输出导线B(202)连接到线路电阻五(13)的输入端，线路电阻五(13)的输出端连接到B相变压单元的输入端，B相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；C相线路(7)包括线路电阻三(10)、线路电阻六(14)和负载变压器(15)的C相变压单元，线路电阻三(10)的输入端为C相线路(7)的输入端，线路电阻三(10)的输出端连接到断线模拟器C(11)的输入导线C(101)，断线模拟器C(11)的输出导线C(102)连接到线路电阻六(14)的输入端，线路电阻六(14)的输出端连接到C相变压单元的输入端，C相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；所述断线模拟器C(11)包括电流传感器一(104)、电流传感器二(105)、电流传感器三(106)、高压开关一(107)、高压开关二(108)、高压开关三(109)、电流采集装置C(113)、开关动作判断装置C(114)、中央处理器C(115)和无线收发装置C(116)；断线模拟器C(11)的输入导线C(101)、输出导线C(102)和接地导线C(103)分别连接到高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输入端，高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输出端相互连接；电流传感器一(104)、电流传感器二(105)和电流传感器三(106)分别套装在断线模拟器C(11)的输入导线C(101)、输出导线C(102)和接地导线C(103)，其输出端均连接到电流采集装置C(113)；高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)，继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)均连接到开关动作判断装置C(114)；电流采集装置C(113)和开关动作判断装置C(114)连接到中央处理器C(115)，中央处理器C(115)通过无线收发装置C(116)连接到数据分析模块(20)；所述断线模拟器B(21)包括电流传感器四(204)、电流传感器五(205)、电流传感器六(206)、高压开关四(207)、高压开关五(208)、高压开关六(209)、电流采集装置B(213)、开关动作判断装置B(214)、中央处理器B(215)和无线收发装置B(216)；断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)分别连接到高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输入端，高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输出端相互连接；电流传感器四(204)、电流传感器五(205)和电流传感器六(206)分别套装在断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)，其输出端均连接到电流采集装置B(213)；高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)，继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)均连接到开关动作判断装置B(214)；电流采集装置B(213)和开关动作判断装置B(214)连接到中央处理器B(215)，中央处理器B(215)通过无线收发装置B(216)连接到数据分析模块(20)；所述跨步电压测试模块(33)包括模拟地面(17)和电压测量机器人(18)；模拟地面(17)由均匀布置的土壤填充，同时与断线模拟器C(11)的接地导线C(103)、断线模拟器B(21)的接地导线B(203)紧密接...

【技术特征摘要】
1.两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统，其特征在于，包括电源模块(31)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(19)和数据分析模块(20)；所述电源模块(31)包括依次连接的工频电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)；所述实验箱(19)包括上端搭载的线路模块(32)和下端搭载的跨步电压测试模块(33)；所述线路模块(32)包括A相线路(5)、B相线路(6)、C相线路(7)和三相负载(16)；三相负载(16)为RLC负载；变压器(4)的三相出线分别连接到A相线路(5)、B相线路(6)和C相线路(7)的输入端；A相线路(5)包括依次连接的线路电阻一(8)、线路电阻四(12)和负载变压器(15)的A相变压单元，A相变压单元输出端连接到三相负载(16)；B相线路(6)包括依次连接的线路电阻二(9)、线路电阻五(13)和负载变压器(15)的B相变压单元，线路电阻二(9)的输入端为B相线路(6)的输入端，线路电阻二(9)的输出端连接到断线模拟器B(21)的输入导线B(201)，断线模拟器B(21)的输出导线B(202)连接到线路电阻五(13)的输入端，线路电阻五(13)的输出端连接到B相变压单元的输入端，B相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；C相线路(7)包括线路电阻三(10)、线路电阻六(14)和负载变压器(15)的C相变压单元，线路电阻三(10)的输入端为C相线路(7)的输入端，线路电阻三(10)的输出端连接到断线模拟器C(11)的输入导线C(101)，断线模拟器C(11)的输出导线C(102)连接到线路电阻六(14)的输入端，线路电阻六(14)的输出端连接到C相变压单元的输入端，C相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；所述断线模拟器C(11)包括电流传感器一(104)、电流传感器二(105)、电流传感器三(106)、高压开关一(107)、高压开关二(108)、高压开关三(109)、电流采集装置C(113)、开关动作判断装置C(114)、中央处理器C(115)和无线收发装置C(116)；断线模拟器C(11)的输入导线C(101)、输出导线C(102)和接地导线C(103)分别连接到高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输入端，高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输出端相互连接；电流传感器一(104)、电流传感器二(105)和电流传感器三(106)分别套装在断线模拟器C(11)的输入导线C(101)、输出导线C(102)和接地导线C(103)，其输出端均连接到电流采集装置C(113)；高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)，继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)均连接到开关动作判断装置C(114)；电流采集装置C(113)和开关动作判断装置C(114)连接到中央处理器C(115)，中央处理器C(115)通过无线收发装置C(116)连接到数据分析模块(20)；所述断线模拟器B(21)包括电流传感器四(204)、电流传感器五(205)、电流传感器六(206)、高压开关四(207)、高压开关五(208)、高压开关六(209)、电流采集装置B(213)、开关动作判断装置B(214)、中央处理器B(215)和无线收发装置B(216)；断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)分别连接到高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输入端，高压开关四(207)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利军，黄林，张栋，张劲夫，刘彬，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51