CN112362979B - 一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法 - Google Patents
一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112362979B CN112362979B CN202010985359.4A CN202010985359A CN112362979B CN 112362979 B CN112362979 B CN 112362979B CN 202010985359 A CN202010985359 A CN 202010985359A CN 112362979 B CN112362979 B CN 112362979B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- disc electrode
- surface potential
- steel core
- potential
- earth surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法，其特征在于地表电位测试系统主要由电源模块、钢芯导线、地表电位测试装置、均匀土壤、上位机组成，地表电位测试装置由圆盘电极A、圆盘电极B、绝缘支柱一、绝缘支柱二、电位采集器、人体电阻、锂电池、电气参数记录仪、无线传输模块及绝缘箱组成；计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法：在钢芯导线上注入电压，测量周围的地表电位，改变钢芯导线长度，更换圆盘电极半径，并根据公式进行脏器受损评价因子计算，最后进行脏器受损程度评估。本发明能针对输电线路单相断线接地故障点周围区域的地表电位测试，并对脏器受损程度进行评估，为制定相关安全警示和绝缘防护措施意见，提供坚实基础。
Description
技术领域
本发明属于电力系统接地领域，特别是一种计及人体脚掌面积的脏器电流损 伤程度评估方法。
背景技术
随着新型城镇化的快速发展，输电线路穿越人口密集地区的现象更加普遍。 当输电线路发生单相断线直接接地故障时，带有高幅值电流的导线直接与土壤接 触，由于没有明显的接地装置，接地电阻高，散流慢，将会使故障点周围土壤区 域地表电位急剧升高，，严重时甚至引起人员伤亡。由于配网线路长度的大幅增 长，配网规模越来越大，穿越高密度人群的问题不可避免，雷击配网断线接地的 隐患将越加突出。目前而言，解决配电网断线接地故障仍是一项世界级难题。
大多数学者都针对变电站或杆塔接地网的接地电阻、跨步电压、接触电压的 计算方法以及配电网系统运行风险评估和网架结构风险评估等进行研究，，而缺 乏配电网断线接地跨步电压测试和风险评估技术，并且没有考虑人体不同条件对 跨步电压的影响。也有许多研究者应用镜像法或复镜像法给出复杂土壤的地表电 位计算公式，以两点电位差计算跨步电压。为了准确的对配网断线故障下跨步电 压对人体脏器受损程度进行测评，迫切需要建立一种智能测评平台，能考虑输电 线路故障电流经断线流散的影响，测评周围土壤区域的跨步电压风险，并进行人 体脏器安全评估。
发明内容
本发明的目的是提供一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法。
实现本发明目的的技术方案如下，包括以下步骤：
第一步、搭建地表电位测试系统，用于输电线路断线故障下地表电位测试， 该系统包括电源模块、钢芯导线、地表电位测试装置、均匀土壤、上位机；
所述电源模块包括工频220V电源、整流器、逆变器和变压器，其各部分通 过单根导线连接；
所述钢芯导线与电源模块其中一相通过单根导线连接，钢芯导线水平放置在 均匀土壤上；
所述地表电位测试装置包括圆盘电极A、圆盘电极B、绝缘支柱一、绝缘支 柱二、电位采集器、人体电阻、锂电池、电气参数记录仪、无线传输模块及绝缘 箱；
所述地表电位测试装置通过圆盘电极A、圆盘电极B与均匀土壤紧密接触；
所述地表电位测试装置的圆盘电极A、圆盘电极B的半径可根据需要改变 其大小；
所述电位采集器、人体电阻、锂电池、电气参数记录仪、无线传输模块放置 在绝缘箱中；
所述圆盘电极A、圆盘电极B分别通过绝缘支柱一、绝缘支柱二与绝缘箱 连接；
所述人体电阻串接在圆盘电极A和圆盘电极B之间；
所述电位采集器与圆盘电极A、电气参数记录仪电连接，采集圆盘电极A 中心的电位；
所述电气参数记录仪与锂电池、无线传输模块电连接；
所述无线传输模块将电气参数记录仪记录的电位值无线传输至上位机中；
第二步、进行电位测试：
①打开电源模块，注入电压于钢芯导线上，用地表电位测试装置测试均匀 土壤表面上任意一点的电位，无线传输模块将电气参数记录仪记录的电位值无线 传输至上位机中；
②多次移动地表电位测试装置，重复步骤①；
③更换钢芯导线长度，重复步骤①、②；
④更换圆盘电极A和圆盘电极B的半径，重复步骤①、②；
第三步、进行脏器受损评价因子计算，由下式计算脏器受损评价因子：
式(1)中，ρ为均匀土壤电阻率，单位为Ω.m，I为钢芯导线上的注入电流， 单位为A，L为钢芯导线的长度，单位为m，n为电位测试点的个数，xi为第i 个测试点到钢芯导线中点的直线距离，单位为m，UMi为第i个测试点的测量电 位，单位为V，xm为m点到钢芯导线中点的距离，单位为m，δ为脏器受损评价 因子。
第四步，对脏器受损程度进行评估：
若δ∈[0,0.09]，则判定脏器无损；若δ∈(0.09,0.6]，则判定轻微受损；若δ ∈(0.6,1]，则判定重度受损；若δ∈(1,+∞)，则判定完全损坏。
本发明的有益效果在于：
1)能改变圆盘电极的半径来模拟人体接触面积对地表电位的影响，从而更准 确评估人体接触面积对人体脏器受损程度的影响；
2)能有效测量输电线路单相接地流散至周围土壤的地表电位值，通过测量与 理论相结合的方法，对跨步电压对人体脏器损害程度进行了准确评价；
3)通过上位机完成主要的操作与控制，操作方便智能，安全可靠，对地表电 位的测试具有普适性。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明。包括以下步骤：
第一步、搭建地表电位测试系统，用于输电线路断线故障下地表电位测试， 该系统包括电源模块(5)、钢芯导线(6)、地表电位测试装置(7)、均匀土壤(17)、 上位机(18)；
所述电源模块(5)包括工频220V电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和 变压器(4)，其各部分通过单根导线连接；工频220V电源(1)为220V市电， 整流器(2)将单相交流电整流为直流电，逆变器(3)将直流电逆变为三相交流 电，通过变压器(4)可以调控实验系统所需电压等级；
所述钢芯导线(6)与电源模块(5)其中一相通过单根导线连接，钢芯导线 (6)水平放置在均匀土壤(17)上；
所述地表电位测试装置(7)包括圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)、绝缘 支柱一(10)、绝缘支柱二(11)、电位采集器(12)、人体电阻(13)、锂电池(14)、 电气参数记录仪(15)、无线传输模块(16)及绝缘箱(19)；
所述地表电位测试装置(7)通过圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)与均匀 土壤(17)紧密接触；
所述地表电位测试装置(7)的圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)的半径可 根据人体脚掌面积改变其大小；
所述电位采集器(12)、人体电阻(13)、锂电池(14)、电气参数记录仪(15)、 无线传输模块(16)放置在绝缘箱(19)中；
所述圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)分别通过绝缘支柱一(10)、绝缘支 柱二(11)与绝缘箱(19)连接；
所述人体电阻(13)串接在圆盘电极A(8)和圆盘电极B(9)之间；
所述电位采集器(12)与圆盘电极A(8)、电气参数记录仪(15)电连接， 采集圆盘电极A(8)中心的电位；所述电气参数记录仪(15)与锂电池(14)、 无线传输模块(16)电连接；
所述无线传输模块(16)将电气参数记录仪(15)记录的电位值无线传输至 上位机(18)中；
第二步、进行电位测试：
①打开电源模块(5)，注入电压于钢芯导线(6)上，选取离钢芯导线 (6)100米处为零电位点，用地表电位测试装置(7)测试均匀土壤 (17)表面上任意一点的电位，无线传输模块(16)将电气参数记录 仪(15)记录的电位值无线传输至上位机(18)中；
②多次移动地表电位测试装置(7)，重复步骤①；
③更换钢芯导线(6)长度，重复步骤①、②；
④更换圆盘电极A(8)和圆盘电极B(9)的半径，重复步骤①、②；
第三步、进行脏器受损评价因子计算，由下式计算脏器受损评价因子：
式(2)中，ρ为均匀土壤(17)电阻率，单位为Ω.m，I为钢芯导线(6) 上的注入电流，单位为A，L为钢芯导线(6)的长度，单位为m，n为电位测试 点的个数，xi为第i个测试点到钢芯导线中点的直线距离，单位为m，UMi为第i 个测试点的测量电位，单位为V，xm为m点到钢芯导线中点的距离，单位为m， δ为脏器受损评价因子。
第四步，对脏器受损程度进行评估：
若δ∈[0,0.09]，则判定脏器无损；若δ∈(0.09,0.6]，则判定轻微受损；若δ ∈(0.6,1]，则判定重度受损；若δ∈(1,+∞)，则判定完全损坏。
Claims (1)
1.一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、搭建地表电位测试系统，用于输电线路断线故障下地表电位测试，该系统包括电源模块(5)、钢芯导线(6)、地表电位测试装置(7)、均匀土壤(17)、上位机(18)；
所述电源模块(5)包括工频220V电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)，其各部分通过单根导线连接；
所述钢芯导线(6)与电源模块(5)其中一相通过单根导线连接，钢芯导线(6)水平放置在均匀土壤(17)上；
所述地表电位测试装置(7)包括圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)、绝缘支柱一(10)、绝缘支柱二(11)、电位采集器(12)、人体电阻(13)、锂电池(14)、电气参数记录仪(15)、无线传输模块(16)及绝缘箱(19)；
所述地表电位测试装置(7)通过圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)与均匀土壤(17)紧密接触；
所述地表电位测试装置(7)的圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)的半径可根据需要改变其大小；
所述电位采集器(12)、人体电阻(13)、锂电池(14)、电气参数记录仪(15)和无线传输模块(16)均放置在绝缘箱(19)中；
所述圆盘电极A(8)、圆盘电极B(9)分别通过绝缘支柱一(10)、绝缘支柱二(11)与绝缘箱(19)连接；
所述人体电阻(13)串接在圆盘电极A(8)和圆盘电极B(9)之间；
所述电位采集器(12)与圆盘电极A(8)、电气参数记录仪(15)电连接，采集圆盘电极A(8)中心的电位；
所述电气参数记录仪(15)与锂电池(14)、无线传输模块(16)电连接；
所述无线传输模块(16)将电气参数记录仪(15)记录的电位值无线传输至上位机(18)中；
第二步、进行电位测试：
1)、打开电源模块(5)，注入电压于钢芯导线(6)上，用地表电位测试装置(7)测试均匀土壤(17)表面上任意一点的电位，无线传输模块(16)将电气参数记录仪(15)记录的电位值无线传输至上位机(18)中；
2)、多次移动地表电位测试装置(7)，重复步骤1)；
3)、更换钢芯导线(6)长度，重复步骤1)、2)；
4)、更换圆盘电极A(8)和圆盘电极B(9)的半径，重复步骤1)、2)；
第三步、进行脏器受损评价因子计算，由下式计算脏器受损评价因子：
式(1)中，δ为脏器受损评价因子，R为人体电阻，ρ为均匀土壤(17)电阻率，I为钢芯导线(6)上的注入电流，L为钢芯导线(6)的长度，n为电位测试点的个数，xi为第i个测试点到钢芯导线(6)中点的直线距离，UMi为第i个测试点的测量电位，xm为m点到钢芯导线(6)中点的距离；
第四步，对脏器受损程度进行评估：
若δ∈[0,0.09]，则判定脏器无损；若δ∈(0.09,0.6]，则判定轻微受损；若δ∈(0.6,1]，则判定重度受损；若δ∈(1,+∞)，则判定完全损坏。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010985359.4A CN112362979B (zh) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | 一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010985359.4A CN112362979B (zh) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | 一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112362979A CN112362979A (zh) | 2021-02-12 |
| CN112362979B true CN112362979B (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=74516314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010985359.4A Active CN112362979B (zh) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | 一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112362979B (zh) |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080039904A1 (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-14 | Cherik Bulkes | Intravascular implant system |
| DE202012103726U1 (de) * | 2012-09-28 | 2012-10-16 | Leibniz-Institut für Neurobiologie Magdeburg | Elektrodenvorrichtung |
| CN104464465B (zh) * | 2014-12-11 | 2017-07-07 | 国家电网公司 | 一种高压跨步电压体感设备及其使用方法 |
| CN204536479U (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-05 | 国家电网公司 | 输电走廊附近物体对人体暂态电击的强度检测装置 |
| CN106645862B (zh) * | 2016-10-28 | 2019-04-30 | 中国电力科学研究院 | 一种变电站接地网最大跨步电位差和最大接触电位差的智能识别方法 |
| CN110361583B (zh) * | 2019-08-04 | 2020-09-01 | 西南交通大学 | 分层土壤下配网单相接地故障跨步电压风险评估平台及方法 |
| CN110361577B (zh) * | 2019-08-04 | 2020-09-01 | 西南交通大学 | 一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台及方法 |
| CN110361582B (zh) * | 2019-08-04 | 2020-09-01 | 西南交通大学 | 两相断线接地下计及人体过渡电阻的生物安全测评系统及方法 |
| CN110412423B (zh) * | 2019-08-04 | 2020-09-01 | 西南交通大学 | 输电线路单相断线短接杆塔的生物安全评估平台及方法 |
| CN110361578B (zh) * | 2019-08-04 | 2020-09-01 | 西南交通大学 | 计及土壤分层的单相线路短接杆塔人身安全评估系统及方法 |
| CN110648574B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-10-22 | 武汉大学 | 一种跨步电压及接触电压模拟实验装置及方法 |
| CN211928015U (zh) * | 2020-02-25 | 2020-11-13 | 云南电网有限责任公司临沧供电局 | 输电线路跨步电压检测装置 |
-
2020
- 2020-09-18 CN CN202010985359.4A patent/CN112362979B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112362979A (zh) | 2021-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Long et al. | Online monitoring of substation grounding grid conditions using touch and step voltage sensors | |
| CN102879688A (zh) | 一种接地网试验系统 | |
| CN110361581A (zh) | 雷击配网线路断线短接杆塔的跨步电压测评装置及方法 | |
| CN108802539A (zh) | 一种储能电站并网测试验证系统及其验证方法 | |
| CN110361579B (zh) | 分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统及方法 | |
| CN114264890A (zh) | 一种运行电力设备非接触式电参数量测核验装置及方法 | |
| CN115542073A (zh) | 一种高压输电线路异常报警系统 | |
| Puttarach et al. | Substation grounding grid analysis with the variation of soil layer depth method | |
| CN102542881B (zh) | 电缆故障模拟器和电缆故障模拟系统 | |
| CN203084089U (zh) | 一种接地网试验系统 | |
| CN112362979B (zh) | 一种计及人体脚掌面积的脏器电流损伤程度评估方法 | |
| CN110361577A (zh) | 一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台及方法 | |
| CN114444882A (zh) | 一种基于10kV配网柱上断路器绝缘作业的安全性分析方法 | |
| CN110361578B (zh) | 计及土壤分层的单相线路短接杆塔人身安全评估系统及方法 | |
| CN112395788A (zh) | 一种配网中性点接地方式改造人身安全精确评估方法 | |
| CN116840614A (zh) | 基于谐波异动特征的电缆线路缺陷感知预警方法 | |
| CN111564844A (zh) | 一种cvt二次侧谐波监测异常数据校正方法 | |
| CN109557380A (zh) | 一种油气库接地电阻在线监测装置 | |
| CN112083254B (zh) | 计及差异化人身压力的电击伤损害评价方法 | |
| CN112083251B (zh) | 一种计及多样身形的人体内脏电损风险评估方法 | |
| CN110361583B (zh) | 分层土壤下配网单相接地故障跨步电压风险评估平台及方法 | |
| Jin et al. | Analysis and calculation of ground potential rise of electric vehicle charging station struck by lightning | |
| CN106680652A (zh) | 一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统 | |
| CN203479416U (zh) | 电力电缆温度与载流量在线监测系统 | |
| CN110850231A (zh) | 应用于铁路牵引变电所的地网安全实时分析方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |