一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统技术方案

一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，包括有开关组件、可调触电阻抗、阻抗控制器、阻抗显示模块，开关组件包括有切换开关和空气开关；可调触电阻抗上路连接于空气开关，空气开关选择性连接于切换开关；可调触电阻抗下路接地；可调触电阻抗中路连接于阻抗控制器，阻抗控制器连接于阻抗显示模块。本发明专利技术的触电阻抗基于人体阻抗模型，相比于现有设备可精确模拟人体触电时的情况，可用于触电保护方法和装置的有效性与可靠性测试；具有故障相选择功能，系统所模拟的人体阻抗中电阻电容采用二进制可调方案，其大小在设定范围内可连续调节；具有人体阻抗显示功能，便于观测当前测试所用的阻抗值，方便测试。方便测试。方便测试。

【技术实现步骤摘要】
一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统


[0001]本专利技术涉及触电保护测试系统，尤其是一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统。

技术介绍

[0002]配电网处于电力系统末端，其供电质量、供电可靠性和安全性直接关乎用户的用电安全性、用电可靠性和用电质量，其中涉电公共安全问题与人民群众生命财产安全密切相关。由于通过人体的安全电流阈值为30mA，触电电流超过这一安全阈值会对触电人员造成较大的安全风险，但是若无法区分人体触电与一般性漏电，无选择性地跳闸大大降低了供电可靠性，因此有必要在剩余电流大小相等的情况下，对人体触电加以识别，以区别于其他种类的漏电故障，从而在保证人身安全前提下和提高供电可靠性。目前能够识别人体触电的保护方法和装置被研发出来，然而由于安全性问题，人体触电保护方法和装置在测试时存在较大困难，无法有效评估人体触电保护方法和装置的有效性和可靠性。
[0003]文献《泄漏电流测试仪人体阻抗模拟电路的探讨》研究了人体阻抗模拟电路的原理，但并未给出有效的实施方案。专利《一种家庭用电人体触电模拟测试装置》与《一种人体触电模拟装置及方法》设计了人体触电模模拟装置，但所设计装置仅能模拟触电故障，但无法模拟人体的阻抗特征，而且无法调节触电类型，无法用于人体触电保护方法和装置的有效性测试。
[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，系统能够模拟不同的人体阻抗以及不同的触电类型，可用于人体触电保护方法和装置的有效性和可靠性测试。

技术实现思路

[0005]针对漏电保护测试无法有效评估人体触电保护方法和装置的有效性和可靠性、无法模拟不同类型的人体阻抗特征、无法调节不同的触电类型，本专利技术设计了一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，可用于人体触电保护方法和装置的有效性和可靠性测试，同时，系统可方便调节人体阻抗中的电阻和电容大小，用于模拟不同的人体阻抗以及不同的触电类型。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，包括有开关组件、可调触电阻抗、阻抗控制器、阻抗显示模块，开关组件包括有切换开关和空气开关；其中：可调触电阻抗上路连接于空气开关，空气开关选择性连接于切换开关；可调触电阻抗下路接地；可调触电阻抗中路连接于阻抗控制器，阻抗控制器连接于阻抗显示模块。
[0008]本专利技术还具有以下附加技术特征：
[0009]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：开关组件的切换开关中设置有ABC三相线路，ABC表示380V低压配电系统的三相线路，可用切换开关选择所测试的触电故障相别，
若用于220V单相线路的触电测试，只接入A相即可；开关组件的空气开关用于接通触电回路，模拟触电故障。
[0010]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：可调触电阻抗中，电阻R
s
和电容C
s
并联后再串联电阻R
g
；触电电流i
n
(t)分别经由电阻R
s
和电容C
s
后再经由电阻R
g
进入阻抗控制器；其中：i
n
(t)为触电电流，R
s
为人体阻抗的模型中的皮肤电阻，C
s
为人体电容，R
g
为人体总接地电阻。
[0011]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：人体触电时的总阻抗为：
[0012][0013]公式(1)中，容抗X
c
为电容C
s
的容抗，采用基于继电器的二进制电阻电容结构，其中电阻R
s
的可调范围为500～2000Ω，调节精度100Ω；电容C
s
的可调范围为0～0.93μF，调节精度0.03μF，电阻R
g
可调范围为500～13100Ω，调节精度200Ω。
[0014]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：阻抗控制器包括设置电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
的旋转编码器、微控制器和继电器驱动回路，其中，微控制器读取旋转编码器的调节脉冲，将脉冲转换为继电器的控制逻辑，并驱动可调触电阻抗模块中的继电器配置出合适的需要的电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
，最后将所配置的电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
显示于阻抗显示模块。
[0015]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：阻抗控制器的结构中，电源模块为触电保护测试系统的供电模块，输入电压为12V，输出12V与3.3V，其中3.3V提供给微控制器，12V用于驱动继电器；S_R
s
、S_R
g
与S_C
s
为电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
的旋转编码器，用于调节电阻电容的大小；微控制器(MCU)的型号为STM32L476，其运行频率为80Mhz，微控制器通过SPI接口控制阻抗显示模块；MCU通过GPIO驱动NPN型三极管，进而驱动可调阻抗模块中的继电器，当GPIO输出高电平继电器闭合，输出低电平继电器断开，当继电器闭合时接入对应的电阻/电容；切换继电器J1～切换继电器J4用于控制电阻R
s
，切换继电器J5～切换继电器J10用于控制电阻R
g
，切换继电器J11～切换继电器J15用于控制电容C
s
。
[0016]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
的控制公式如下：
[0017]R
s
＝500+100*J1+200*J2+400*J3+800*J4公式(2)
[0018]R
g
＝500+200*J5+400*J6+800*J7+1600*J8+3200*J9+6400*J10公式(3)
[0019]C
s
＝0.03μF*J11+0.06μF*J12+0.12μF*J13+0.24μF*J14+0.48μF*J15公式(4)
[0020]公式(2)
‑
公式(4)中，切换继电器J1～切换继电器J15表示继电器的开合，闭合表示1，断开表示0。
[0021]作为本专利技术技术方案进一步具体优化的：阻抗显示模块用于显示当前所设定的电阻电容值以及最终的触电阻抗，采用点阵液晶屏，通过微控制器的SPI接口控制；阻抗显示模块的显示界面中，电阻R
s
的显示范围为500～2000Ω，电容C
s
的显示范围为0～0.93μF，电阻R
g
的显示范围为500～13100Ω，触电阻抗的计算公式为公式(1)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，其特征在于，包括有开关组件、可调触电阻抗、阻抗控制器、阻抗显示模块，开关组件包括有切换开关和空气开关；其中：可调触电阻抗上路连接于空气开关，空气开关选择性连接于切换开关；可调触电阻抗下路接地；可调触电阻抗中路连接于阻抗控制器，阻抗控制器连接于阻抗显示模块。2.根据权利要求1所述的能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，其特征在于，开关组件的切换开关中设置有ABC三相线路，ABC表示380V低压配电系统的三相线路，可用切换开关选择所测试的触电故障相别，若用于220V单相线路的触电测试，只接入A相即可；开关组件的空气开关用于接通触电回路，模拟触电故障。3.根据权利要求1所述的能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，其特征在于，可调触电阻抗中，电阻R
s
和电容C
s
并联后再串联电阻R
g
；触电电流i
n
(t)分别经由电阻R
s
和电容C
s
后再经由电阻R
g
进入阻抗控制器；其中：i
n
(t)为触电电流，R
s
为人体阻抗的模型中的皮肤电阻，C
s
为人体电容，R
g
为人体总接地电阻。4.根据权利要求3所述的能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，其特征在于，人体触电时的总阻抗为：公式(1)中，容抗X
c
为电容C
s
的容抗，采用基于继电器的二进制电阻电容结构，其中电阻R
s
的可调范围为500～2000Ω，调节精度100Ω；电容C
s
的可调范围为0～0.93μF，调节精度0.03μF，电阻R
g
可调范围为500～13100Ω，调节精度200Ω。5.根据权利要求1所述的能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，其特征在于，阻抗控制器包括设置电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
的旋转编码器、微控制器和继电器驱动回路，其中，微控制器读取旋转编码器的调节脉冲，将脉冲转换为继电器的控制逻辑，并驱动可调触电阻抗模块中的继电器配置出合适的需要的电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
，最后将所配置的电阻R
s
、电阻R
g
与电容C
s
显示于阻抗显示模块。6.根据权利要求5所述的能够模拟人体阻抗的触电保护测试系统，其特征在于，阻抗控制器的结构中，电源模块为触电保护测试系统的供电模块，输入电压为12V，输出12V与3.3V，其中3.3V提供给微控制器，12V用于驱动继电器；S_R
s
、S_R
g
与S_C
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：代晓丰，韩捷，刘智勇，童锐，周歧林，刘秦铭，刘明昊，凌毓畅，何镜如，梁国开，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：