CN111243227A - 电力系统防触电保护装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种电力系统防触电保护装置和方法，该装置包括测距模块、电压测量模块、处理单元、预警模块和自动化开关模块。测距模块监测入侵物，获得入侵物与装置间的实时距离值；电压测量模块测量装置所监控的电力系统的电压值；处理单元依据安全距离数据库判断距离值所处的预设阈值区段，然后发出不同的命令信号，分别控制预警模块发出预警信号和自动化开关模块控制电力系统断电。该装置在有入侵物靠近时及时的报警和断电，具有高效、智能、安全系数高的特点。

Description

电力系统防触电保护装置和方法

技术领域

本发明属于电力系统安全防护技术领域，尤其涉及一种电力系统防触电保护装置和方法。

背景技术

近年来，随着电网高速发展，电力施工和检修成为保证电网的安全运行和稳定供电的重要手段。电力施工和检修中常需要带电作业，安全操作至关重要，这给作业人员提出了严峻的挑战。

电力行业安全工作规程中，用“安全距离”来规范作业人员与带电体之间的距离，并规定了严格的作业流程，以保障作业安全。在实际作业中，安全距离的识别主要依靠监护人员和作业人员通过经验和目测来确定，容易造成距离的判断结果与实际安全距离存在较大差距，无法保证作业人员的安全。另一方面，作业人员的违章、疏忽、错误辨识设备，以及设备异常或故障等原因，也容易导致作业人员误入安全距离内。此外，电力系统之外的普通群众，对距带电体的安全距离缺乏必要的认识，也容易发生人身伤害、伤亡的事故。

单纯的通过安全规程来严格规范作业流程，显然难以完全杜绝和预防电力系统触电事故的发生。因此，在严格要求人员遵守安全规程的同时，通过科技、智能化的手段来提高电力生产的安全水平已非常必要。

发明内容

本发明提供一种电力系统防触电保护装置和方法，以解决电力系统触电事故的发生。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电力系统防触电保护装置，该装置包括测距模块、电压测量模块、处理单元、预警模块和自动化开关模块；

所述测距模块，用于监测入侵物，获得所述入侵物与所述测距模块间的实时距离值，并将所述距离值传输到所述处理单元；

所述电压测量模块，与所述处理单元相连，用于测量所述装置所监控的电力系统的电压值，并将所述电压值传输到所述处理单元；

所述处理单元，内设安全距离数据库，用于接收所述距离值和所述电压值，并依据所述安全距离数据库判断所述距离值所处的预设阈值区段，发出命令信号，其中，当所述距离值小于或等于预设触发距离且大于所述安全距离时，则发出第一命令信号，所述距离值小于或等于所述安全距离大于预设断电距离时，则发出第二命令信号，所述距离值小于或等于所述预设断电距离时，则发出第三命令信号；

所述预警模块，与所述处理单元相连，用于根据所述第一命令信号、所述第二命令信号和所述第三命令信号，发出预警信号和显示警报信息；

所述自动化开关模块，与所述处理单元相连，用于根据所述第三命令信号，控制所述电力系统断电。

优选地，所述装置还包括通信模块，所述通信模块，与所述处理单元相连，用于将所述处理单元与所述电力系统的远端中心通信连接。

优选地，所述处理单元还内设地图数据库。

优选地，所述预警模块包括：

警报扬声器，用于发出警报声；

电子警示牌，用于显示警报信息和地图信息。

优选地，所述触发距离、所述安全距离和所述断电距离的关系为：触发距离＞安全距离＞断电距离。

优选地，所述电力系统断电后，并且所述距离值大于所述安全距离时，所述处理单元还被配置为：

发出第四命令信号。

优选地，所述自动化开关模块根据所述第四命令信号，控制所述电力系统合闸。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电力系统防触电保护方法，利用本发明实施例第一方面提供的一种电力系统防触电保护装置，所述方法包括：

利用测距模块，监测入侵物和获取所述入侵物与所述测距模块的实时距离值S；

利用处理单元，判断所述S是否小于等于预设触发距离S0；

如果所述S大于所述S0，则保持监测状态；

如果所述S小于等于所述S0，则触发电压测量模块测量电力系统的电压值；利用处理单元，判断所述电压值是否为零；

如果所述电压值为零，则安全警示牌上提示设备不带电；

如果所述电压值不为零，则查询安全距离数据库，获取所述电压值对应的电力规程安全距离S1，以及设定的断电距离S2；

利用处理单元，比较所述S与所述S0、S1和S2的大小：

如果S1＜S≤S0，则所述处理单元发出第一命令信号，根据所述第一命令信号，预警模块发出警报声和提示设备带电；

如果S2＜S≤S1，则所述处理单元发出第二命令信号，根据所述第二命令信号，预警模块发出警报声和提示小于安全距离；

如果S≤S2，则所述处理单元发出第三命令信号，根据所述第三命令信号，自动化开关模块控制所述电力系统断电，预警模块发出警报声和提示已引起紧急跳闸信息。

优选地，所述电力系统断电后，所述方法还包括：

利用所述处理单元，判断所述距离值是否大于所述安全距离；

如果所述距离值大于所述安全距离，则所述处理单元发出第四命令信号，根据所述第四命令信号，所述自动化开关模块控制所述电力系统合闸；

如果所述距离值不大于所述安全距离，所述电力系统保持断电状态。

优选地，在判断获得S2＜S≤S1或S≤S2结果之后，所述方法还包括：

通过通信模块，将事件上报至远端中心。

基于上述实施例可见，本发明实施例提供的一种电力系统防触电保护装置和方法，该装置通过测距模块监测入侵物，获得入侵物与测距模块间的实时距离值，并将实时距离值传输到处理单元；电压测量模块测量装置监控的电力系统的电压值，并将电压值传输到处理单元；处理单元内设安全距离数据库，依据安全距离数据库判断距离值所处的预设阈值区段，然后发出命令信号；其中，当距离值小于或等于触发距离且大于安全距离时，则发出第一命令信号，距离值小于或等于安全距离大于预设断电阈值时，则发出第二命令信号，距离值小于或等于预设断电阈值时，则发出第三命令信号；预警模块根据第一、第二命令信号和第三命令信号，发出预警信号和显示报警信息，提醒入侵物有触电危险；自动化开关模块根据第三命令信号，控制电力系统断电，避免触电事故的发生。因此，本发明实现了对进入电力系统的入侵物监测、预警和断电保护，有效的解决了单纯的通过安全规程来严格规范作业流程，难以完全杜绝和预防电力系统触电事故发生的问题，具有高效、智能、安全系数高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1为本发明实施例提供的一种电力系统防触电保护装置的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电力系统防触电保护方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术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，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种电力系统防触电保护装置的基本结构示意图。如图1所示，该保护装置包括:测距模块1、电压测量模块2、处理单元3、预警模块4、自动化开关模块5和通信模块6。

具体的，测距模块1与处理单元3相连，用于监测入侵物，获得入侵物与测距模块1间的实时距离值，并将距离值传输到处理单元3。测距模块1实时对监测范围进行监测，当有入侵物进入到测距模块1的监测范围时，测距模块1获取入侵物与测距模块1间的实时距离值，然后将检测到的距离数据传输到处理单元3。

电压测量模块2，与处理单元3相连，用于测量装置所监控的电力系统的电压值，并将电压值传输到处理单元3。电力系统的安全距离与其电压值是一一对应的，所以在确定电力系统的安全距离时需要对当前电力系统的电压值进行测量，对应当前电压值可以获得准确的安全距离。

处理单元3，内设安全距离数据库。安全距离数据库包含安全工作规程所规定的安全距离，同时还包含预设断电距离阈值。处理单元3用于接收测距模块1获得的入侵物与测距模块1之间的实时距离值和电压测量模块2获得的当前电力系统的电压值，并依据安全距离数据库判断实时距离值所处的预设阈值区段，发出命令信号，其中，当所入侵物实际距离值小于或等于触发距离且大于安全距离时，则发出第一命令信号，入侵物实际距离值小于或等于安全距离大于预设断电距离阈值时，则发出第二命令信号，入侵物实际距离值小于或等于预设断电距离阈值时，则发出第三命令信号。其中，触发距离＞安全距离＞断电距离。

预警模块4，与处理单元3相连，用于根据处理单元3发出的第一命令信号、第二命令信号和第三命令信号，发出预警信号和显示警报信息。预警模块4包括警报扬声器和电子警示牌，警报扬声器用于发出警报声，电子警示牌用于显示警报信息。警报扬声器发出警报声和电子警示牌显示警报信息以提醒入侵物进入危险区域，能够有效地避免事故的发生。

自动化开关模块5与处理单元3相连，用于根据处理单元3发出的第三命令信号，控制电力系统断电。在现有的电力系统中有的本身设置有自动化开关模块5有的并没有设置，在设置有自动化开关模块5的电力系统处直接利用原有的自动化开关模块5，在没有设置自动化开关模块5的电力系统处进行安装自动化开关模块5。在入侵物靠近时，虽然有预警模块4两次发出警报声音以提醒入侵物的进入，但是由于环境和地形的复杂很可能会出现入侵物没有接收到提醒，或者接收到提醒后没有正确的撤离现场，导致不但没有解除触电危险，反而更加靠近了危险源，此时必须采取紧急措施以避免触电危险的发生。紧急情况时，自动化开关模块5控制电力系统断电，可以有效避免触电危险。

进一步地，当电力系统现场发生预警或断电事件时，需要远端中心7工作人员及时的获取事件信息和能够及时处理，本实施例还设置有通信模块6，通信模块6与处理单元3相连，用于将处理单元3与电力系统的远端中心7通信连接，通过通信模块6将事故现场的报警信息传输到远端中心7。，通信模块6的设置使得远端中心7工作人员能够及时的获取事件信息和及时处理，可以有效的提高远端中心7的工作人员的工作效率。

另外，当电力系统发生断电时必然带来生产和生活的不便，工作人员处理不及时会带来更大损失。为了尽可能减少断电对生产和生活的影响，本实施例的处理单元3还被设置为：当电力系统断电后，并且测距模块1检测到入侵物与测距模块1的距离值大于安全距离时，处理单元3发出第四命令信号。自动化开关模块5根据第四命令信号，控制电力系统合闸。因此，该装置设置断电后自动识别和合闸的动作，减轻工作人员的压力和减小断电对生产、生活的影响。当入侵物进入到危险区域，并引起装置发出报警声音和显示报警信息后，由于现场地形复杂以及入侵物对所处位置判断的偏差，可能不能有效的找到离开危险区域的方向和路径，为了解决这个问题，本发明实施例在处理单元3中还内设有地图数据库，地图数据库主要提供现场地貌、路线等信息。当触发预警模块4发出警报声和显示警报信息同时，预警模块4的电子显示牌显示地图信息，并显示入侵物所处位置以及提供离开危险区域的路线。地图信息能够有效的解决入侵物不能有效的离开危险区域的问题，提高离开速度，减少处于危险的时间等。

图2为本发明实施例提供的一种电力系统防触电保护方法的流程示意图。如图2所示，保护方法包括步骤：

S01：利用测距模块，监测入侵物和获取入侵物与装置的实时距离值S。

测距模块实时对监测范围内的入侵物进行识别和监测，当有入侵物进入到监测范围时，获取入侵物与装置的实时距离值S，并将实时距离S传输到处理单元。

S02：利用处理单元，判断S是否小于等于预设触发距离S0。

处理单元中预设有触发距离S0，当入侵物进入到测距模块监测范围时测距模块开始对入侵物的监控和实时测距，如果实时距离值S小于等于预设触发距离S0时，则触发装置进行步骤S04，如果S大于S0，则执行步骤S03。

S03：如果S大于S0，则保持监测状态。

S04：如果S小于等于S0，则触发电压测量模块测量电力系统的电压值。

安全距离与电力系统的电压值是一一对应关系，因此需要对电力系统的电压值进行测量。如果入侵物与测距模块距离值S小于等于触发距离S0时，说明入侵物已经进入到危险区域，则触发电压测量模块测量电力系统的电压值。

S05：利用处理单元，判断电压值是否为零。

处理单元接收到电压测量模块传输的电压值之后，判断电压值是否为零。如果为零则执行步骤S06，如果不为零则执行步骤S07。

S06：安全警示牌上提示设备不带电的信息。

如果电力系统的电压值为零，说明设备不带电，则在安全警示牌上提示设备不带电的信息，工作人员可以继续开展工作。

S07：查询安全距离数据库，获取电压值对应的电力规程安全距离S1，以及设定的断电距离S2。

如果电力系统的电压值不为零，说明设备带电，需要继续判断入侵物是否有触电危险，因此查询安全距离数据库，获取电压值对应的电力规程安全距离S1，以及设定的断电距离S2，然后执行步骤S08。

S08：利用处理单元，比较S与S0、S1和S2的大小。

处理单元通过比较S与S0、S1和S2的大小以判断S所处的阈值范围，即入侵物所处位置存在触电危险的程度。如果S1＜S≤S0，则执行步骤S09；如果S2＜S≤S1，则执行步骤S010；如果S≤S2，则执行步骤S011。

S09：处理单元发出第一命令信号，根据第一命令信号，预警模块发出警示声和提示设备带电。

如果S1＜S≤S0，说明入侵物进入到危险范围内，但实际距离大于安全距离，触电危险程度较低。此时处理单元发出第一命令信号，根据第一命令信号，预警模块的警报扬声器发出警示声，同时在预警模块的电子警示牌上提示设备带电，并提示电压值、S1和S。警报扬声器发出警示声是为了提醒入侵物注意。电子警示牌上提示设备带电，并提示电压值、S1和S，可以提醒入侵物此时存在的危险，可以提醒入侵物有效的避开危险区域。

S010：处理单元发出第二命令信号，根据第二命令信号，预警模块发出警示声和提示小于安全距离。

如果S2＜S≤S1，说明入侵物越过了安全距离进入到了有触电危险的范围内，但实际距离大于断电距离，触电危险程度较高。此时处理单元发出第二命令信号，根据第二命令信号，预警模块的警报扬声器发出警示声，同时在预警模块的电子警示牌上提示小于安全距离，并提示电压值、S1和S。此时警报扬声器发出警示声相比于步骤S09发出的警示声较急促和响亮，以提醒入侵物已进入到高度危险区域。电子警示牌上提示小于安全距离，并提示电压值、S1和S，可以提醒入侵物此时存在的危险和当前位置，可以提醒入侵物有效的离开危险区域。

S011：处理单元发出第三命令信号，根据第三命令信号，自动化开关模块控制电力系统断电，预警模块发出警示声和提示已引起紧急跳闸。

如果S≤S2，说明入侵物已越过了断电距离进入到高度危险区域，触电危险极高。此时处理单元发出第三命令信号，根据第三命令信号，自动化开关模块控制电力系统断电，预警模块的警报扬声器发出警示声，同时在预警模块的电子警示牌上提示已引起紧急跳闸。因为触电危险极高，所以启动自动化开关模块控制电力系统断电以避免触电事故的发生。警报扬声器发出的警示声相比于步骤S09和S010发出的警示声更加急促和响亮，以提醒入侵物已进入到高度危险区域。电子警示牌上提示已引起紧急跳闸信息，可以提醒入侵物有效的离开危险区域。

S012：利用处理单元，判断距离值是否大于安全距离。

电力系统断电后，利用处理单元，判断距离值是否大于安全距离。如果距离值大于安全距离，则执行步骤S013；如果距离值不大于安全距离，则执行步骤S014。

S013：处理单元发出第四命令信号，根据第四命令信号，自动化开关模块控制电力系统合闸。

如果距离值大于安全距离，说明入侵物已离开危险区域，则处理单元发出第四命令信号，根据第四命令信号，自动化开关模块控制电力系统合闸，恢复电力系统的正常运行。

S014：电力系统保持断电状态。

如果距离值不大于安全距离，说明入侵物还没有离开危险区域，则电力系统保持断电状态。

S015：通过通信模块，将事件上报至远端中心。

进一步地，在判断获得S2＜S≤S1或S≤S2结果并且执行完相应的动作之后，通过通信模块，将事件上报至远端中心，以方便远端中心及时的获取电力系统现场的事件信息。

本说明书中的实施例采用递进的方式描述。各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

需要说明的是，在本说明书中，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种电力系统防触电保护装置，其特征在于，包括测距模块、电压测量模块、处理单元、预警模块和自动化开关模块；

所述测距模块，用于监测入侵物，获得所述入侵物与所述测距模块间的实时距离值，并将所述距离值传输到所述处理单元；

所述电压测量模块，与所述处理单元相连，用于测量所述装置所监控的电力系统的电压值，并将所述电压值传输到所述处理单元；

所述处理单元，内设安全距离数据库，用于接收所述距离值和所述电压值，并依据所述安全距离数据库判断所述距离值所处的预设阈值区段，发出命令信号，其中，当所述距离值小于或等于预设触发距离且大于所述安全距离时，则发出第一命令信号，所述距离值小于或等于所述安全距离大于预设断电距离时，则发出第二命令信号，所述距离值小于或等于所述预设断电距离时，则发出第三命令信号；

所述预警模块，与所述处理单元相连，用于根据所述第一命令信号、所述第二命令信号和所述第三命令信号，发出预警信号和显示警报信息；

所述自动化开关模块，与所述处理单元相连，用于根据所述第三命令信号，控制所述电力系统断电。

2.根据权利要求1所述的电力系统防触电保护装置，其特征在于，所述装置还包括通信模块，所述通信模块，与所述处理单元相连，用于将所述处理单元与所述电力系统的远端中心通信连接。

3.根据权利要求1所述的电力系统防触电保护装置，其特征在于，所述处理单元还内设地图数据库。

4.根据权利要求3所述的电力系统防触电保护装置，其特征在于，所述预警模块包括：

警报扬声器，用于发出警报声；

电子警示牌，用于显示警报信息和地图信息。

5.根据权利要求4所述的电力系统防触电保护装置，其特征在于，所述触发距离、所述安全距离和所述断电距离的关系为：触发距离＞安全距离＞断电距离。

6.根据权利要求1所述的电力系统防触电保护装置，其特征在于，所述电力系统断电后，并且所述距离值大于所述安全距离时，所述处理单元还被配置为：

发出第四命令信号。

7.根据权利要求6所述的电力系统防触电保护装置，其特征在于，所述自动化开关模块根据所述第四命令信号，控制所述电力系统合闸。

8.一种电力系统防触电保护方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的电力系统防触电保护装置，所述方法包括：

利用测距模块，监测入侵物和获取所述入侵物与所述测距模块的实时距离值S；

利用处理单元，判断所述S是否小于等于预设触发距离S0；

如果所述S大于所述S0，则保持监测状态；

如果所述S小于等于所述S0，则触发电压测量模块测量电力系统的电压值；利用处理单元，判断所述电压值是否为零；

如果所述电压值为零，则安全警示牌上提示设备不带电；

如果所述电压值不为零，则查询安全距离数据库，获取所述电压值对应的电力规程安全距离S1，以及设定的断电距离S2；

利用处理单元，比较所述S与所述S0、S1和S2的大小：

如果S1＜S≤S0，则所述处理单元发出第一命令信号，根据所述第一命令信号，预警模块发出警报声和提示设备带电；

如果S2＜S≤S1，则所述处理单元发出第二命令信号，根据所述第二命令信号，预警模块发出警报声和提示小于安全距离；

如果S≤S2，则所述处理单元发出第三命令信号，根据所述第三命令信号，自动化开关模块控制所述电力系统断电，预警模块发出警报声和提示已引起紧急跳闸。

9.根据权利要求8所述的电力系统防触电保护方法，其特征在于，所述电力系统断电后，所述方法还包括：

利用所述处理单元，判断所述距离值是否大于所述安全距离；

如果所述距离值大于所述安全距离，则所述处理单元发出第四命令信号，根据所述第四命令信号，所述自动化开关模块控制所述电力系统合闸；

如果所述距离值不大于所述安全距离，所述电力系统保持断电状态。

10.根据权利要求8所述的电力系统防触电保护方法，其特征在于，在判断获得S2＜S≤S1或S≤S2结果之后，所述方法还包括：

通过通信模块，将事件上报至远端中心。

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