一种安全型配电网带电作业实训方法及系统

技术领域

本发明涉及配电网作业培训真型系统构建技术领域，具体为一种安全型配电网带电作业实训方法及系统。

背景技术

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，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。

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，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，本发明提出一种安全型配电网带电作业实训系统，该系统能够模拟真实的带电作业环境，并能够有效限制人身触电电流，快速抑制系统电压，效防止人身触电伤害。

发明内容

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有的配电网带电作业实训方法存在效率低，可靠性低，安全性低，以及如何保证安全条件下进行配电网带电作业带电实训的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种安全型配电网带电作业实训方法，包括操作人员进行实训系统线路布局，配置电路参数；系统采集传感器数据，基于预设的启动条件控制电子开关状态；对电路进行异常评估分析，针对不同情况采取电路运行限制措施并记录对应信息；提取电路运行状态信息特征，生成特征实训日志，提供给操作人员学习。

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训方法的一种优选方案，其中：所述实训系统包括机械开关、低压隔离开关、升压变压器、高压电流互感器、高压隔离开关、高压限流电阻、实训线路、电子开关、低压电流传感器、电压传感器以及控保单元。

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训方法的一种优选方案，其中：所述配置电路参数包括机械开关的额定电压不低于交流电源电压，机械开关为常开开关，采用空气开关、真空开关以及接触器；升压变压器为单相变压器，低压侧额定电压等于交流电源电压，高压侧额定电压为模拟系统标称电压除以

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训方法的一种优选方案，其中：所述控制电子开关状态包括系统中的控保单元采集高压电流互感器的电流、低压电流传感器的电流以及电压传感器的电压，基于预设的启动条件控制电子开关状态。

当高压电流互感器处的电流达到高压电流阈值时，强迫电子开关断开，高压电流阈值为0.5～0.9倍限制电流I

当低压电流互感器处的电流达到低压电流阈值时，强迫电子开关断开，低压电流阈值为0.5～0.9倍限制电流kI

当电压传感器处的电压低于高压电压阈值时，强迫电子开关断开。

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训方法的一种优选方案，其中：所述对电路进行异常评估分析包括基于电路运行时的设备状态信息、环境数据、高压电流以及低压电流，计算电路异常概率P

其中，Z为归一化因子，t为电路异常的持续时间，t'为电路异常持续的时间自变量，α为电路衰减系数，为高压电流，I

当电路异常概率大于等于0小于等于0.3时，电路异常为低风险事件。

当电路异常概率大于0.3小于等于0.7时，电路异常为中风险事件。

当电路异常概率大于0.7，小于等于1时，电路异常为高风险事件。

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训方法的一种优选方案，其中：所述针对不同情况采取电路运行限制措施并记录对应信息包括基于不同风险事件下的电路分别采取限制措施。

当电路异常为低风险事件时，电子开关断开后，操作人员采集实时电路状态信息，完成异常排查后闭合电子开关并启动控保单元电路。

当电路异常为中风险事件时，电子开关断开后，操作人员对实时电路进行隔离措施，完成异常排查后解除隔离，闭合电子开关并启动控保单元电路，采集实时电路状态信息并对电路异常概率进行重新评估计算，当重新评估计算结果为低风险事件时，对电路运行状态进行实时监测，当重新评估计算结果仍为中风险事件时，将电路异常作为高风险事件进行处理。

当电路异常为高风险事件时，电子开关断开后，操作人员对实时电路进行隔离措施，进行异常排查并向上级人员报告，当上级人员允许重启电路时，操作人员闭合电子开关并启动控保单元电路，待无电路异常时解除隔离措施，对设备状态可信度P(S

其中，N

当上级人员不允许重启电路时，保持实时电路运行状态，不解除隔离措施，通过模拟系统对实时电路运行信息进行记录。

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训方法的一种优选方案，其中：所述提取电路运行状态信息特征包括对电路运行信息进行状态信息特征提取，生成特征实训日志，日志内容包括电路运行日期、电路运行时间、异常信息以及隔离数据，将特征实训日志提供给操作人员学习。

本发明的另外一个目的是提供一种安全型配电网带电作业实训系统，其能通过对电路进行异常评估分析，针对不同情况采取电路运行限制措施并记录对应信息，解决了目前的配电网带电作业实训含有可靠性低的问题。

作为本发明所述的安全型配电网带电作业实训系统的一种优选方案，其中：包括参数配置模块，数据采集模块，电路异常分析模块，日志生成模块；所述参数配置模块用于操作人员进行实训系统线路布局，对模拟系统中的电路器件进行参数配置；所述数据采集模块用于系统采集传感器数据，基于预设的启动条件控制电子开关状态；所述电路异常分析模块用于对电路进行异常评估分析，针对不同情况采取电路运行限制措施并记录对应信息；所述日志生成模块用于提取电路运行状态信息特征，生成特征实训日志，提供给操作人员学习。

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是实现安全型配电网带电作业实训方法的步骤。

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安全型配电网带电作业实训方法的步骤。

本发明的有益效果：本发明提供的安全型配电网带电作业实训方法通过实训电路采用三相线路，三相线路短接后连接至限流电阻的一侧，减少电磁干扰以及功率损耗，提高了线路的稳定性和工作效率；基于预设的启动条件控制电子开关状态，系统能够防止电压降至引发设备故障或不稳定运行的水平，保障电路的可靠性和设备的正常运行；通过综合各种信息来计算电路异常概率，对电路异常进行风险评估，系统可以更准确地评估电路的运行状态，提高了电路异常处理的效率和准确性，本发明在稳定性、可靠性以及准确性方面都取得更加良好的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明第一个实施例提供的一种安全型配电网带电作业实训方法的整体流程图。

图2为本发明第二个实施例提供的一种安全型配电网带电作业实训方法的系统结构示意图。

图3为本发明第三个实施例提供的一种安全型配电网带电作业实训系统的整体流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

实施例1

参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种安全型配电网带电作业实训方法，包括：

S1：操作人员进行实训系统线路布局，配置电路参数。

更进一步的，实训模拟系统包括机械开关、低压隔离开关、升压变压器、高压电流互感器、高压隔离开关、高压限流电阻、实训线路、电子开关、低压电流传感器、电压传感器以及控保单元。

应说明的是，配置电路参数包括机械开关的额定电压不低于交流电源电压，机械开关为常开开关，采用空气开关、真空开关以及接触器；升压变压器为单相变压器，低压侧额定电压等于交流电源电压，高压侧额定电压为模拟系统标称电压除以

还应说明的是，从左手至右脚发生触电事故，当触电电流在200mA，时间在10ms以内时，人体可能有感知和不自主的肌肉收缩但通常没有有害的电生理学效应，因此，根据200mA确定限流电阻值，在此条件下，即使发生人身触电，如在10ms内切除电源，使得电流作用时间不超过10ms，可使得人体免受触电伤害，实训线路采用架空线路型式，单相电容电流阈值为0.01～0.1倍的限制电流阈值I

还应说明的是，机械开关的额定电压不低于交流电源电压，这是为了确保机械开关能够在正常工作电压范围内可靠地进行操作，电压匹配可以防止电压超过开关的额定值，从而提高了其寿命和可靠性，真空开关通常用于高压、高频等特殊环境，而接触器可以用于大电流控制，不同类型的开关具有不同的工作特性和用途，可以根据具体的应用来选择，升压变压器的作用是将低压侧的电压升高到高压侧的额定电压，以适应模拟系统的要求，这确保了电路中的设备能够在所需的电压范围内运行，实训线路是模拟系统的一部分，用于模拟真实工作环境，三相线路通常用于模拟三相电源系统，连接至限流电阻的一侧确保了电流受到控制，配置电路参数的作用是为了确保电路的正常运行、设备的安全性和可靠性，并降低电流过载和其他潜在问题的风险，这些参数是电路设计和操作的重要考虑因素，特别是在实验室或培训环境中，以模拟实际系统的运行和问题排查。

S2：系统采集传感器数据，基于预设的启动条件控制电子开关状态。

更进一步的，控制电子开关状态包括系统中的控保单元采集高压电流互感器的电流、低压电流传感器的电流以及电压传感器的电压，基于预设的启动条件控制电子开关状态。

当高压电流互感器处的电流达到高压电流阈值时，强迫电子开关断开，高压电流阈值为0.5～0.9倍限制电流I

当低压电流互感器处的电流达到低压电流阈值时，强迫电子开关断开，低压电流阈值为0.5～0.9倍限制电流kI

当电压传感器处的电压低于高压电压阈值时，强迫电子开关断开。

应说明的是，当高压电流互感器检测到电流达到设定的高压电流阈值(通常为限制电流的0.5到0.9倍)时，强迫电子开关会自动断开电路，这措施的目的是保护电力系统，防止过载或异常电流造成设备损害、火灾风险、系统不稳定性，同时确保维护人员和周围人员的安全，这种断开电路的作用是防止不受控制的高电流对系统和设备造成损害，维护电力系统的可靠性和稳定性。

S3：对电路进行异常评估分析，针对不同情况采取电路运行限制措施并记录对应信息。

更进一步的，对电路进行异常评估分析包括基于电路运行时的设备状态信息、环境数据、高压电流以及低压电流，计算电路异常概率P

其中，Z为归一化因子，t为电路异常的持续时间，t'为电路异常持续的时间自变量，α为电路衰减系数，为高压电流，I

当电路异常概率大于等于0小于等于0.3时，电路异常为低风险事件。

当电路异常概率大于0.3小于等于0.7时，电路异常为中风险事件。

当电路异常概率大于0.7，小于等于1时，电路异常为高风险事件。

应说明的是，针对不同情况采取电路运行限制措施并记录对应信息包括基于不同风险事件下的电路分别采取限制措施。

当电路异常为低风险事件时，电子开关断开后，操作人员采集实时电路状态信息，完成异常排查后闭合电子开关并启动控保单元电路。

当电路异常为中风险事件时，电子开关断开后，操作人员对实时电路进行隔离措施，完成异常排查后解除隔离，闭合电子开关并启动控保单元电路，采集实时电路状态信息并对电路异常概率进行重新评估计算，当重新评估计算结果为低风险事件时，对电路运行状态进行实时监测，当重新评估计算结果仍为中风险事件时，将电路异常作为高风险事件进行处理。

当电路异常为高风险事件时，电子开关断开后，操作人员对实时电路进行隔离措施，进行异常排查并向上级人员报告，当上级人员允许重启电路时，操作人员闭合电子开关并启动控保单元电路，待无电路异常时解除隔离措施，对设备状态可信度P(S

其中，N

当上级人员不允许重启电路时，保持实时电路运行状态，不解除隔离措施，通过模拟系统对实时电路运行信息进行记录。

还应说明的是，保护隔离是一项重要的安全措施，可以确保在电路异常情况下采取必要的步骤来保护设备、系统和操作人员的安全，并最大程度地减少进一步的损害或干扰，当电路出现异常时，如果不及时进行保护隔离，可能会导致连锁效应，使异常扩散到其他设备或系统中，从而加剧问题的严重程度，通过保护隔离，可以防止异常电路对周围设备造成损坏，例如，当电路发生短路或其他故障时，隔离措施可以防止过电流流经其他设备，从而保护它们免受损坏，隔离措施还可以保护操作人员的安全，在处理高风险异常时，隔离可以防止危险的电流或能量传播到人员所在区域，从而减少了安全风险，异常电路可能会导致电磁干扰或其他形式的干扰，对周围的设备和系统造成干扰，通过隔离措施，可以减少这种干扰的传播，保护隔离提供了一个相对安全的环境，使操作人员可以对异常电路进行排查和修复，而无需担心进一步的危险或干扰。

S4：提取电路运行状态信息特征，生成特征实训日志，提供给操作人员学习。

更进一步的，提取电路运行状态信息特征包括对电路运行信息进行状态信息特征提取，生成特征实训日志，日志内容包括电路运行日期、电路运行时间、异常信息以及隔离数据，将特征实训日志提供给操作人员学习。

应说明的是，状态信息特征是指从模拟系统中收集的有关电路运行状态的关键数据。这些数据通常是传感器、监控设备或系统本身产生的，用于评估电路的性能和运行情况。

还应说明的是，特征实训日志的目的是提供一个详细的记录，帮助操作人员了解电路的运行状态和各种情况下的应对方法，日志对于培训和故障排除非常有帮助，特征实训日志还可以包括图形化表示，如图表、趋势图和示意图，以便更直观地呈现电路状态信息和变化，特征实训日志的分析部分可以利用机器学习和数据分析技术，帮助自动检测电路异常，并提供实时建议和解决方案，为了培训操作人员，特征实训日志通常包括分析和建议，帮助操作人员理解状态信息特征，并指导他们如何应对不同情况。

实施例2

参照图2，为本发明的一个实施例，提供了一种安全型配电网带电作业实训方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。

首先，图2表示为本发明的系统结构示意图，其中包括机械开关1、低压隔离开关2、升压变压器3、高压电流互感器4、高压隔离开关5、高压限流电阻6、实训线路7、电子开关8、低压电流传感器9、电压传感器10以及控保单元11，操作人员启动实训模拟系统，确保系统处于正常工作状态，对模拟系统进行参数配置，按照如下要求进行配置：机械开关的额定电压不低于交流电源电压，机械开关为常开开关，采用空气开关、真空开关以及接触器；升压变压器为单相变压器，低压侧额定电压等于交流电源电压，高压侧额定电压为模拟系统标称电压除以

参考表1，对电路参数以及试验过程进行记录，主要对时间、电压以及电流等数据进行统计。

表1试验数据记录表

试验数据记录了电子开关何时开启或关闭，以及这些状态变化的原因，包括低压电流、高压电流和电压传感器的数据，这些数据有助于评估电子开关在实际运行中的性能，我方发明适用于配电网带电作业带电实训，具有防止人身触电伤害的功能，保证实训安全性，我方发明在发生人身触电时，能够快速切断电源，大幅降低或防止触电伤害，防止因误操作等发生触电事故致使人身伤亡的发生，故，我方发明具有创造性。

实施例3

参照图3，为本发明的一个实施例，提供了一种安全型配电网带电作业实训系统，包括参数配置模块，数据采集模块，电路异常分析模块，日志生成模块。

其中参数配置模块用于操作人员启动实训模拟系统，对模拟系统中的电路器件进行参数配置；数据采集模块用于系统采集传感器数据，基于预设的启动条件控制电子开关状态；电路异常分析模块用于对电路异常运行状态进行保护隔离，限制电路运行并上传状态信息；日志生成模块用于提取状态信息特征，生成特征实训日志，提供给操作人员学习。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。