路灯照明系统人身触电在线检测方法及保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种路灯照明系统人身触电在线检测方法及保护装置，其方法是利用模糊控制算法融合疑似人体触电事故剩余电流分量有效值、随机容性剩余电流分量有效值、负载电流有效值的变化量得到人身触电事故综合特征识别系数，以此判断是否发生人身触电事故；其装置由剩余电流信号采集模块、负载电流采集模块、电压信号采集模块、电流信号调理模块、电压信号调理模块、单片机模块、DSP单元、光电耦合器模块、复位电路模块、以太网通信单元、报警单元和控制输出单元组成。本发明专利技术能精准判断人身触电事故发生与否，无误检误保或漏检漏保的缺陷存在。陷存在。陷存在。

【技术实现步骤摘要】
路灯照明系统人身触电在线检测方法及保护装置


[0001]本专利技术属于用电安全与路灯照明控制保护领域，涉及一种生命体触电的在线检测方法及装置，特别涉及一种路灯照明系统的人身触电在线检测方法及保护装置。

技术介绍

[0002]在有效接地的路灯照明系统中，灯杆中供电线缆及灯具老化、绝缘性能降低会导致其用电回路产生接地电流泄露故障，引发生命体尤其是人身潜在触电风险，严重时甚至危及性命安全。
[0003]目前本领域公知的人身触电检测与保护方法是漏电保护器法。该法通过在灯杆下部(接线槽处)装设一漏电保护器监测杆中供电线缆的集总剩余电流有效值I
J
的幅值，当I
J
的幅值大于某一设定值I
g
(推荐值为30mA)时判定有人身触电事故发生，漏电保护器自动跳闸切断供电线路电源保护人体免受电击伤害。但集总剩余电流有效值I
J
中既包含人身触电事故产生的剩余电流分量有效值I
r
，又包含当前供电线缆及灯具对地产生的随机容性剩余电流分量有效值I
c
(I
c
随环境温湿度、时间会发生变化)，显然，这种仅以集总剩余电流有效值I
J
替代人身触电事故剩余电流I
r
来判断路灯照明系统是否发生人身触电事故的方法，不能对人身触电事故进行精准判断，存在着误检误保或漏检漏保的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有方法的缺点，提供一种准确检测人身触电事故的路灯照明系统人身触电在线检测方法，同时还提供一种可用于实现该方法的路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置。本专利技术能精准判断人身触电事故发生与否，无误检误保或漏检漏保的缺陷存在。
[0005]本专利技术所述的路灯照明系统人身触电在线检测方法，包括以下的实施步骤：
[0006]步骤一、通过路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的剩余电流信号采集模块、负载电流信号采集模块、电压信号采集模块连续采集路灯照明系统中的集总剩余电流信号瞬时值i
J
、负载电流信号瞬时值i
L
、相电压信号瞬时值u，由路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的DSP单元分别计算集总剩余电流信号有效值I
J
、负载电流有效值I
L
、相电压信号有效值U、I
J
与U的有功功率P
J
、I
J
与U的无功功率Q
J
后，按公式(1)、公式(2)计算分离I
J
中的疑似人身触电事故剩余电流分量有效值I
r
′
和随机容性剩余电流分量有效值I
c
，进一步计算其对应的疑似人身触电事故剩余电流分量有效值变化率随机容性剩余电流分量有效值变化率和负载电流有效值变化率
[0007][0008][0009]步骤二、由路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的DSP单元按公式(3)、公式(4)、公式(5)计算疑似人身触电事故剩余电流分量有效值变化率随机容性剩余电流分量有效值变化率负载电流有效值变化率的归一化特征变量S1、S2、S3，
[0010][0011][0012][0013]式中，i＝1，2，
…
n,代表第i个周波采样电流；
[0014]步骤三、由路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的DSP单元根据模糊控制算法对S1、S2、S3三个特征变量进行模糊融合以获得人身触电事故综合特征识别系数S0，具体地，
[0015]包括对S1、S2、S3三个特征变量以及触电电流综合特征识别系数S0进行模糊化，即按下表1定义其模糊集，按图1求出S1、S2、S3、S0的隶属度函数，按表2制定路灯照明系统人身触电保护的模糊识别规则，其中S1、S2、S3、S0论域均为[0,1]，
[0016]表1 S1、S2、S3、S0的模糊集
[0017][0018]表2路灯照明系统人身触电保护的模糊识别规则
[0019][0020]还包括按公式(6)对S1、S2、S3进行模糊推理得到w元素隶属于S0的隶属度u
S0
(w)，再按公式(7)、(8)对其进行反模糊化处理获得S0后与经验阈值SA(一般取0.5)比较，若S0大于SA，则判断发生人身触电事故，若S0小于或等于SA，则判断不发生人身触电事故。
[0021]u
S0
′
(w)＝{∨
m∈V u
S1
′
(m)∧(u
S1
(m)∧u
S0
(w))}∧{∨
n∈V u
S2
′
(n)∧(u
S2
(n)∧u
S0
(w))}∧{∨
z∈V u
S3
′
(z)∧(u
S3
(z)∧u
S0
(w))}
ꢀꢀꢀ
(6)
[0022]w
i
＝max
w∈V
(u
S0
(w))
ꢀꢀꢀ
(7)
[0023][0024]公式(6)中，m为S1论域中的元素、n为S2论域中的元素、z为S3论域中的元素、w为S0论域中的元素、u
S1
(m)为m元素根据模糊规则隶属于S1的隶属度、u
S1
′
(m)为输入的新元素根据模糊规则隶属于S1的隶属度、u
S2
(n)为n元素根据模糊规则隶属于S2的隶属度、u
S2
′
(n)为输入的新元素根据模糊规则隶属于S2的隶属度、u
S3
(z)为n元素根据模糊规则隶属于S3的隶属度、u
S3
′
(z)为输入的新元素根据模糊规则隶属于S3的隶属度、u
S0
(w)为w元素根据模糊规则隶属于S0的隶属度、u
S0
′
(w)为输入u
S1
′
(m)、u
S2
′
(n)和u
S3
′
(z)下的模糊结果。
[0025]公式(7)、(8)中，N为最大隶属度输出的总个数、w
i
为模糊推理结果中的最大值、V为输出论域、u
S0
(w)为模糊推理输出的模糊结果。
[0026]用于实现上述方法的路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置，包括控制输出单元、单片机模块、DSP单元、剩余电流信号采集模块、负载电流信号采集模块、电压信号采集模块以及电流信号调理模块、电压信号调理模块。其中，剩余电流信号采集模块与负载电流信号采集模块的输出端与电流信号调理模块的输入端相连接；电压信号采集模块的输出端与电压信号调理模块的输入端相连接；电流信号调理模块、电压信号调理模块的输出端均与DSP单元的输入端相连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.路灯照明系统人身触电在线检测方法，其特征是具体包括以下步骤：步骤一、检查路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置是否有故障，有故障时转入相应处理程序，给出故障诊断提示信息，无故障时向下一步执行；步骤二、通过路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的剩余电流信号采集模块、负载电流信号采集模块、电压信号采集模块连续采集路灯照明系统中的集总剩余电流信号瞬时值i
J
、负载电流信号瞬时值i
L
、相电压信号瞬时值u，分别经路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的电流信号调理模块及电压信号调理模块放大、限幅、滤波、I/V变换后，送入含有内置A/D转换器的路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的DSP单元，由所述DSP单元分别计算集总剩余电流有效值I
J
、负载电流有效值I
L
、相电压信号有效值U、I
J
与U的有功功率P
J
、I
J
与U的无功功率Q
J
后，按公式(1)、公式(2)计算分离I
J
中的疑似人身触电事故剩余电流分量有效值I
r
′
和随机容性剩余电流分量有效值I
c
，进一步计算其对应的疑似人身触电事故剩余电流有效值变化率随机容性剩余电流分量有效值变化率和负载电流有效值变化率有效值变化率有效值变化率由所述DSP单元按公式(3)、公式(4)、公式(5)计算疑似人身触电事故剩余电流分量有效值变化率随机容性剩余电流分量有效值变化率负载电流有效值变化率的归一化特征变量S1、S2、S3，一化特征变量S1、S2、S3，一化特征变量S1、S2、S3，式中，i＝1，2，
…
n,代表第i个周波采样电流；由所述DSP单元根据模糊控制算法对S1、S2、S3三个特征变量进行模糊融合以获得人身触电事故综合特征识别系数S0；步骤三、与经验阈值SA比较，判断S0是否大于SA，若S0大于SA则判断发生人身触电事故，路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的控制输出单元收到切断路灯供电回路电源命令，断开路灯供电回路电源；路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的报警单元收到人身触电事故信号，蜂鸣器报警；路灯照明系统人身触电在线检测及保护装置的以太网通信单元将路灯照明系统的触电报警信息上传给上位机进行远程监控；若S0小于或等于SA时，认为并未发生触电事故，重复执行以上步骤。2.如权利要求1所述的路灯照明系统人身触电在线检测方法，其特征是由所述DSP单元
根据模糊控制算法对S1、S2、S3三个特征变量进行模糊融合以获得人身触电事故综合特征识别系数S0的方法是：按表1定义模糊集进行模糊融合，求出S1、S2、S3、S0的隶属度函数，按表2制定路灯照明系统人身触电保护的模糊识别规则，其中S1、S2、S3、S0论域均为[0,1]，表1 S1、S2、S3、S0的模糊集表2 路灯照明系统人身触电保护的模糊识别规则再按公式(6)对S1、S2、S3进行模糊推理得到w元素隶属于S0的隶属度u
S0
(w)，再按公式(7)、(8)对其进行反模糊化处理获得S0；u
S0
′
(w)＝{∨
m∈V
u
S1
′
(m)∧(u
S1
(m)∧u
S0
(w))}∧{∨
n∈V
u
S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵怀军，娄俊超，赵海军，张娜，杨文强，张高强，
申请(专利权)人：西安华瑞网电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：