CN114613217A - 变电站主变接地刀闸事故模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变电站主变接地刀闸事故模拟系统，其特征在于：包括主控板、接地刀闸、状态监测模块、接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块、触电感知模块、通信模块、音效模块和上位机；通过检测接地刀闸的状态，模拟出接地弧光和持续拉弧的状态，并施以触电感知，进而实现变电站主变接地刀闸事故的真实模拟，让实训人员亲身体验接地刀闸故障导致的后果和危险性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统培训技术领域，具体的说，涉及了一种变电站主变接地刀闸事故模拟系统。
背景技术
随着智能电网的不断发展，电网结构变的日益复杂，控制难度不断增大，电网的安全运行面临新的挑战，我国每年因电力事故造成的财产损失和人员伤亡令人痛惜，总结造成的原因主要是安全意识淡薄，违规操作等。为减少和避免安全事故发生，安全生产教育培训是主要手段之一，传统的电力安全培训方式培训内容陈旧、培训手段单一、主要是以传统的说教方式和电力安全事故案例培训的方式进行的教育培训，已不适应现代电网的需要。
由于电力行业生产条件的限制，从电网安全运行和培训的安全性来考虑，也不太可能在生产运行现场进行安全教育培训，为了能够让变电运行人员体验在错误操作时产生的事故及后果，需要设计一种变电站主变接地刀闸事故模拟装置，使变电运行人员在实训场就能够体验到实际作业过程中由于违章操作所发生的安全事故，通过实训能够提高学员安全作业技能，重视安全生产，做好安全防护，满足了安全培训的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种模拟状态真实、实训效果仿真度高、仿真细节多的变电站主变接地刀闸事故模拟系统。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种变电站主变接地刀闸事故模拟系统，包括主控板、接地刀闸、状态监测模块、接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块、触电感知模块、通信模块、音效模块和上位机；
所述主控板通过通信模块连接上位机用于接收控制指令，所述主控板还连接所述接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块和触电感知模块用于输出指令；
所述状态监测模块连接接地刀闸用于检测接地刀闸的状态，并将检测到的数据通过通信模块发送至上位机；
所述接地弧光模拟模块包括LED灯、供电电路和控制部分，所述控制部分连接主控板以接收指令，所述控制部分连接LED灯和供电电路用于控制LED灯的闪烁时机、时长和频次；
所述持续拉弧模拟模块包括可燃气体输出机构、电控阀、点火单元和控制单元，所述电控阀用于控制可燃气体输出机构的可燃气体输出量，所述点火单元用于点燃可燃气体，所述控制单元用于控制电控阀的启闭状态和点火单元的点火时机，所述控制单元连接主控板以接收指令；
所述触电感知模块包括电池、高压低电流体感装置和开关，所述开关由主控板控制启闭以启动或关闭所述高压低电流体感装置；
所述音效模块包括音频处理模块和功放，所述音频处理模块连接主控板用于产生和控制音频，所述功放用于将音频信号放大并输出。
基上所述，所述通信模块为采用ZIGBEE通讯系统构架、工作频率为2.4GHz的无线通信模块。
基上所述，所述高压低电流体感装置包括穿戴式体感设备和升压装置，所述电池的输出电压为安全电压，所述升压装置的输出电压为安全电压。
基上所述，所述点火单元采用高压脉冲放电点火。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明将变电站主变接地刀闸的发生过程进行仿真模拟，包括用灯光的闪烁模拟接地弧光，用可燃气体的燃烧来模拟持续拉弧过程，用音效模块输出对应阶段的电弧声、放电声和爆炸声，再用电流感知装置来输出电流，让操作人员体验触电的感受，全方位的使操作人员体验到变电站主变接地刀闸的事故发生后果，认识到电力事故的危险性，给予实训人员深刻的培训感受。
附图说明
图1是本发明中变电站主变接地刀闸事故模拟系统的原理框图。
图2是本发明中状态监测模块的原理框图。
图3是本发明中接地弧光模拟模块的原理框图。
图4是本发明中持续拉弧模拟模块的原理框图。
图5是本发明中主控板的原理框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种变电站主变接地刀闸事故模拟系统，包括主控板、接地刀闸、状态监测模块、接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块、触电感知模块、通信模块、音效模块和上位机。
所述主控板是整个装置的控制核心，它通过通信模块连接上位机用于接收控制指令，还连接所述接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块和触电感知模块用于输出指令，其中的所述通信模块为采用ZIGBEE通讯系统构架、工作频率为2.4GHz的无线通信模块。
所述状态监测模块连接接地刀闸用于检测接地刀闸的状态，如主变接地刀闸的状态、位置和开合过程等，将信息处理后通过通信模块发送至上位机，上位机接收到信息后，判断接地刀闸当前的状态，进而输出相应的控制指令。
如图2所示，具体的，状态监测模块用来检测主变接地刀闸的开合、位置等，接地刀闸开合检测采用微动开关来实现，将微动开关安装在接地刀闸的转动臂上，接地刀闸转动时微动开关动作，微动开关的动作信号经过光电隔离、信号去抖动处理后送给主控板，主控板记录接地刀闸的状态；接地刀闸的位置信息采用光电传感器来检测，将光电传感器安装在接地刀闸本体上，当接地刀闸转动到一定位置时触发光电传感器动作，以判断接地刀闸的位置，光电传感器动作信号经过信号整形、信号放大、光电隔离后送给主控板进行处理。
所述接地弧光模拟模块包括LED灯、供电电路和控制部分，LED灯用来模拟接地弧光，所述控制部分连接主控板以接收指令，所述控制部分连接LED灯和供电电路用于控制LED灯的闪烁时机、时长和频次，LED灯由专门的电源供电。
如图3所示，主变接地刀闸在误操作时会产生接地弧光，采用高亮灯光闪烁来模拟接地弧光，灯光闪烁采用专用电源进行供电，主控板发送控制指令给控制单元，控制单元控制灯光闪烁的时机、频次、时长等，用来模拟接地弧光的产生。
所述持续拉弧模拟模块包括可燃气体输出机构、电控阀、点火单元和控制单元，所述电控阀用于控制可燃气体输出机构的可燃气体输出量，所述点火单元用于点燃可燃气体产生火焰，来模拟持续拉弧现象，所述控制单元用于控制电控阀的启闭状态和点火单元的点火时机，点火单元采用高压脉冲放电点火，所述控制单元连接主控板以接收指令。
如图4所示，持续拉弧状态采用点燃可燃气体的方式来实现，主控板发送控制指令给控制单元，控制单元首先控制电控阀门打开使可燃气体喷出，然后控制点火单元将可燃气体点燃，可燃气体点燃后发生持续燃烧，模拟主变接地刀闸在分开时产生的持续拉弧放电现象。
所述触电感知模块包括电池、高压低电流体感装置和开关，所述开关由主控板控制启闭以启动或关闭所述高压低电流体感装置，高压低电流体感装置将电池输出的电压升压，以高压低电流的方式施加在人体上，使人体产生触电的感觉，同时还能够保证实训人员的安全。
所述音效模块包括音频处理模块和功放，所述音频处理模块连接主控板用于产生和控制音频，模拟出事故的电弧声、放电声和爆炸声等，音频主要包括固化的事故声音，其控制主要是根据事故的需要，播放不同的声音，可以是一种或几种声音的组合，所述功放用于将音频信号放大并输出。
如图5所示，主控板的中央处理单元是体验装置的核心部分，肩负着无线通信、数据存储、高压脉冲的控制等；电源模块是体验装置的供电单元，采用电池供电，数据存储单元存储触电体验的参数，如：触电强弱、触电时长等，无线通信模块完成中央处理器与PC机的通信，接收PC机发来的触电指令，中央处理单元接收到触电指令后控制脉冲产生单元产生放电脉冲，触电脉冲经过整形放大后送给升压单元进行升压，中央处理单元控制升压单元输出不同强度的高压脉冲，以高电压低电流的方式施加在人体上，使人体产生触电的感觉。
工作原理：
本装置以主控板为控制核心，首先状态监测模块采集主变接地刀闸的状态，包括接地刀闸的分合状态、接地刀闸当前位置、动作过程等，将采集到的信息进行处理后通过无线发射模块采用ZigBee方式传输到上位机，然后进行逻辑分析、判断、处理，最终确定是否有违规操作行为发生，是否需要触发事故模拟装置，若需要进行事故模拟则上位机通过无线收发模块发送控制指令给主控板，主控板接收到控制指令后去控制相应的事故模拟装置。
其中，接地弧光模拟模块，用来模拟主变接地刀闸分、合闸过程中产生的电弧弧光；持续拉弧模拟模块，用来模拟主变接地刀闸在分开时产生的持续拉弧放电现象；音效模块用来模拟主变接地刀闸发生事故时的电弧声、放电声、爆炸声等；触电感知模块用来模拟违规操作时发生的触电事故，让实训人员亲身体验触电的感受，直观感受电力事故的危险性。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (4)
1.一种变电站主变接地刀闸事故模拟系统，其特征在于：包括主控板、接地刀闸、状态监测模块、接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块、触电感知模块、通信模块、音效模块和上位机；
所述主控板通过通信模块连接上位机用于接收控制指令，所述主控板还连接所述接地弧光模拟模块、持续拉弧模拟模块和触电感知模块用于输出指令；
所述状态监测模块连接接地刀闸用于检测接地刀闸的状态，并将检测到的数据通过通信模块发送至上位机；
所述接地弧光模拟模块包括LED灯、供电电路和控制部分，所述控制部分连接主控板以接收指令，所述控制部分连接LED灯和供电电路用于控制LED灯的闪烁时机、时长和频次；
所述持续拉弧模拟模块包括可燃气体输出机构、电控阀、点火单元和控制单元，所述电控阀用于控制可燃气体输出机构的可燃气体输出量，所述点火单元用于点燃可燃气体，所述控制单元用于控制电控阀的启闭状态和点火单元的点火时机，所述控制单元连接主控板以接收指令；
所述触电感知模块包括电池、高压低电流体感装置和开关，所述开关由主控板控制启闭以启动或关闭所述高压低电流体感装置；
所述音效模块包括音频处理模块和功放，所述音频处理模块连接主控板用于产生和控制音频，所述功放用于将音频信号放大并输出。
2.根据权利要求1所述的变电站主变接地刀闸事故模拟系统，其特征在于：所述通信模块为采用ZIGBEE通讯系统构架、工作频率为2.4GHz的无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的变电站主变接地刀闸事故模拟系统，其特征在于：所述高压低电流体感装置包括穿戴式体感设备和升压装置，所述电池的输出电压为安全电压，所述升压装置的输出电压为安全电压。
4.根据权利要求3所述的变电站主变接地刀闸事故模拟系统，其特征在于：所述点火单元采用高压脉冲放电点火。
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