一种自主安全的单相带电作业实训系统及控制方法

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，尤其涉及带电作业带电实训防触电伤害。

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，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。

发明内容

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。通过协调控制调压器、可调串联电抗器，使得实训线路处达到系统额定电压；在实训线路发生人身触电事故时，触电处电压自主降低，同时触电电流降低至允许电流以下，防止发生严重的人身触电伤害。

因此，提供了一种自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法，包括：

控制可调串联电抗器的电抗为初始电抗；控制调压变压器的输出电压为初始电压的90％；根据电压传感器处的电压对调压器变压器的输出电压进行微调，直至电压传感器处的电压达到系统标称电压除以

作为本发明所述的自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法的一种优选方案，其中：所述可调串联电抗器的初始电抗包括有如下表达式：

其中，X

作为本发明所述的自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法的一种优选方案，其中：所述调压变压器的输出电压包括初始电压表达为：

其中，U

作为本发明所述的自主安全的单相带电作业实训系统的一种优选方案，其中：所述可调串联电抗器包括电源开关一侧连接交流电源、另一侧连接调压变压器，当电源开关打开时，交流电源通过电源开关提供给调压变压器，调压变压器的一侧连接电源开关，调压变压器接收来自电源开关的交流电对电压进行调整，另一侧连接至升压变压器的低压侧一侧接受调压后的电压，升压变压器低压侧一侧连接调压变压器、另一侧连接至可调串联电抗器，升压变压器将低压侧的电压升高到所需的工作电压，并将升高后的电压传输到可调串联电抗器，可调串联电抗器一侧连接可调串联电抗器、另一侧连接实训线路，可调串联电抗器接收来自升压变压器的工作电压，并根据需要调整电抗值，调整后的电压通过可调串联电抗器传输到实训线路，实训线路的三相短接，连接至可调串联电抗器，升压控制模块控制调压变压器实现电压调节，升压控制模块控制调节可调串联电抗器的电抗。

作为本发明所述的自主安全的单相带电作业实训系统的一种优选方案，其中：所述升压控制模块包括电压传感器、控制单元。

其中，电压传感器连接在可调串联电抗器和实训线路之间，用于测量该点电压，控制单元控制调压变压器的变比，控制可调串联电抗器的电抗，使得实训线路处达到额定电压。

作为本发明所述的自主安全的单相带电作业实训系统的一种优选方案，其中：所述实训线路包括各相对地分布电容的总和表达式为：

其中，C

作为本发明所述的自主安全的单相带电作业实训系统的一种优选方案，其中：所述调压变压器包括调压器变压器的容量≥升压变压器的容量，升压变压器的容量≥实训线路充电容量的10倍，实训线路充电容量表达式为：

其中，S

本发明的另外一个目的是提供了一种自主安全的单相带电作业实训系统，本发明系统操作人员可以模拟真实的带电作业场景，学习如何正确使用电源开关、调压变压器、升压变压器、可调串联电抗器等设备，以及如何应对可能出现的安全问题和紧急情况。系统能够监测和控制实训线路中的电压和电流，以确保操作人员的安全，并提供实时反馈和指导，帮助操作人员提升其安全意识和技术水平。

一种自主安全的单相带电作业实训系统，其特征在于，包括电源开关、调压变压器、升压变压器、可调串联电抗器、实训线路、升压控制模块。

所述电源开关，控制交流电源的通断，打开时提供电能给系统，关闭时切断电源。

所述调压变压器，用于调整输入电压的大小，将来自电源的交流电转换为所需的工作电压。

所述升压变压器，将低压侧的电压升高到所需的高电压，适应实训线路的需求。

所述可调串联电抗器，调节输出电压的电抗值，通过改变电抗大小来影响实训线路中的电流和电压。

所述实训线路，实际进行带电作业实训的电路，用于模拟真实的工作环境，包括三相短接连接方式。

所述升压控制模块，监测和控制整个系统的运行状态，通过控制调压变压器来实现对输入电压的调节，并通过控制可调串联电抗器来调节输出电压的电抗值。

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自主安全的单相带电作业实训系统控制所述的方法的步骤。

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自主安全的单相带电作业实训系统的控制所述的方法的步骤。

本发明的有益效果：通过协调控制调压器和可调串联电抗器，使得实训线路处的电压能够达到系统额定电压。在实训过程中，如果发生人身触电事故，系统能够自主降低触电处的电压，并同时降低触电电流至允许电流以下，有效防止严重的人身触电伤害的发生。能够实时监测实训线路中的电压和电流情况，并根据需要对调压器和可调串联电抗器进行调节，以保持实训线路处的安全工作状态。根据实际需求进行调整和优化，以适应不同的实训场景和要求。

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的介绍，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他的附图，其中：

图1为本发明一个实施例提供的一种自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法的流程示意图。

图2为本发明一个实施例提供的一种自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法的触电保护系统示意图。

图3为本发明一个实施例提供的一种自主安全的单相带电作业实训系统的工作流程示意图。

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地说明，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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独地或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法，包括：

S1：控制可调串联电抗器的电抗为初始电抗。

更进一步的，电源开关一侧连接交流电源、另一侧连接调压变压器，当电源开关打开时，交流电源通过电源开关提供给调压变压器，调压变压器的一侧连接电源开关，调压变压器接收来自电源开关的交流电对电压进行调整，另一侧连接至升压变压器的低压侧一侧接受调压后的电压，升压变压器低压侧一侧连接调压变压器、另一侧连接至可调串联电抗器，升压变压器将低压侧的电压升高到所需的工作电压，并将升高后的电压传输到可调串联电抗器，可调串联电抗器一侧连接可调串联电抗器、另一侧连接实训线路，可调串联电抗器接收来自升压变压器的工作电压，并根据需要调整电抗值，调整后的电压通过可调串联电抗器传输到实训线路，实训线路的三相短接，连接至可调串联电抗器，升压控制模块控制调压变压器实现电压调节，升压控制模块控制调节可调串联电抗器的电抗。

可调串联电抗器的初始电抗包括有如下表达式：

其中，X

S2：控制调压变压器的输出电压为初始电压的90％

更进一步的，调压变压器的输出电压包括初始电压表达为：

其中，U

S3：根据电压传感器处的电压对调压器变压器的输出电压进行微调，直至电压传感器处的电压达到系统标称电压除以

应说明的是，升压控制模块包括电压传感器、控制单元。

电压传感器连接在可调串联电抗器和实训线路之间，用于测量该点电压，控制单元控制调压变压器的变比，控制可调串联电抗器的电抗，使得实训线路处达到额定电压。

还应说明的是，实训线路包括各相对地分布电容的总和表达式为：

其中，C

调压变压器包括调压器变压器的容量≥升压变压器的容量，升压变压器的容量≥实训线路充电容量的10倍，实训线路充电容量表达式为：

其中，S

实施例2

参照图2，为本发明的一个实施例，提供了一种自主安全的单相带电作业实训系统的控制方法，为了验证本发明的有益效果，通过实验进行科学论证。

实验参数设置：

可调串联电抗器的初始电抗为X

实验步骤：

打开电源开关，提供电能给系统；根据可调串联电抗器的初始电抗值，调整电抗为X

表1实验数据表格：

根据实验数据表格，可以得出不同初始电抗下的调压变压器输出电压和系统标称电压的关系；同时，可以对比现有技术方案的性能指标和本方法的性能指标触电概率大大降低；通过对比分析，可以证明本方法在控制可调串联电抗器和调压变压器的输出电压方面的有效性和优越性。

应说明的是，以上实施例仅用于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。

实施例3

本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：

所述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作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所述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-OnlyMemory、随机存取存储器RAM，RandomAccessMemory、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所述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所述程序，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。

实施例4

参照图3，为本发明的第四个实施例，该实施例提供了一种自主安全的单相带电作业实训系统，包括电源开关、调压变压器、升压变压器、可调串联电抗器、实训线路、升压控制模块。

电源开关控制交流电源的通断，打开时提供电能给系统，关闭时切断电源。

调压变压器用于调整输入电压的大小，将来自电源的交流电转换为所需的工作电压。

升压变压器将低压侧的电压升高到所需的高电压，适应实训线路的需求。

可调串联电抗器调节输出电压的电抗值，通过改变电抗大小来影响实训线路中的电流和电压。

实训线路实际进行带电作业实训的电路，用于模拟真实的工作环境，包括三相短接连接方式。

升压控制模块监测和控制整个系统的运行状态，通过控制调压变压器来实现对输入电压的调节，并通过控制可调串联电抗器来调节输出电压的电抗值。

应说明的是，以上实施例仅用于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。