CN117058956A - 一种跨步电压仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨步电压仿真装置包括操作台、试验假人和控制模块；操作台包括圆形导电平台、体验装置和限流电路；圆形导电平台用于模拟跨步电压的地面；体验装置用于进行跨步电压安全体验；限流电路用于控制电流大小并当电流产生异常时自动断电；试验假人用于打开开关后放置于所述操作台上，试验假人的第一接触点和第二接触点与操作台的圆形导电平台接触；根据试验假人的第一接触点和第二接触点的状态显示电流状态；控制模块包括紧急电源模块和控制操作中心；紧急电源模块位于所述体验装置，用于供操作人员自主关闭圆形导电平台电源；控制操作中心用于控制操作台电压和开关圆形导电平台电源。本发明可供技术操作人员进行安全的跨步电压培训。

Description

一种跨步电压仿真装置

技术领域

本发明涉及跨步电压领域，尤其是一种跨步电压仿真装置及其方法。

背景技术

跨步电压，是指电气设备发生接地故障时，在接地电流入地点周围电位分布区行走的人，其两脚之间的电压。当架空线路的一根带电导线断落在地上时，落地点与带电导线的电势相同，电流就会从导线的落地点向大地流散，于是地面上以导线落地点为中心，形成了一个电势分布区域，离落地点越远，电流越分散，地面电势也越低。如果人或牲畜站在距离电线落地点8～10米以内。就可能发生触电事故，这种触电叫做跨步电压触电。

人受到跨步电压时，电流虽然是沿着人的下身，从脚经腿、胯部又到脚与大地形成通路，看似没有经过人体重要器官，但受到较高的跨步电压作用时，人的双脚会抽筋，使身体倒在地上。这不仅使作用于身体上的电流增加，而且使电流经过人体的路径改变而流经人体重要器官，如从头到手或从头到脚。经验证明，人触电倒地后电流在体内持续作用2秒钟就会致命。

在现有的跨步电压安全培训中，大多培训为视频教学或者课程指导，学生无法直观的感受到跨步电压的危害，体感的缺失往往会使得面对危险时缺少事故体感而酿成不可挽回的事故。在目前的技术中还缺少跨步电压技术操作人员体感培训的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种跨步电压仿真装置，提高仿真装置的安全性和用户体验。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种跨步电压仿真装置，包括：操作台、试验假人和控制模块；

所述操作台包括圆形导电平台、体验装置和限流电路；所述圆形导电平台用于模拟跨步电压的地面；所述体验装置用于进行跨步电压安全体验；所述限流电路用于控制电流大小并当电流产生异常时自动断电；

所述试验假人用于打开开关后放置于所述操作台上，所述试验假人的第一接触点和第二接触点与操作台的圆形导电平台接触；根据所述试验假人的第一接触点和第二接触点的状态，显示电流状态；

所述控制模块包括紧急电源模块和控制操作中心；所述紧急电源模块位于所述体验装置，用于供操作人员自主关闭圆形导电平台电源；所述控制操作中心用于控制操作台电压和开关圆形导电平台电源。

通过圆形导电平台、体验装置和限流电路组成操作台，圆形导电平台直观展示了理想情况下放电点等距离的位置即等电位的原理现象，模拟了真实跨步电压存在的地面状态；体验装置使得体验操作人员可在跨步电压仿真下进行安全体验；限流电路的安装使得装置的电压始终在人体可承受范围内，并当电压产生异常波动时及时断电；通过试验假人可直观展示并步和跨步在跨步电压仿真实验中电流的状况；控制模块的安装使得操作人员可以控制装置的电压，以及装置的开关断电，提高跨步电压仿真装置的安全性。

作为优选例子，本发明还包括：所述圆形导电平台包括指示灯电路、导体和绝缘带；

所述指示灯电路用于当导体与外界产生电流时亮灯；

所述导体包含一个圆形导体和多个环形导体，圆形导体位于圆形导电平台中心，环形导体由小到大依次排列；

所述绝缘带位于两个相邻的导体之间，用于隔离不同的电位区间。

本优选例子通过指示灯电路、导体和绝缘带组成圆形导电平台；其中指示灯电路直观展现了模拟跨步电压故障地的情况下与外界产生电流的是哪个导体，直观展现在同一导体，即同一电位点上时无电流产生，但是当处于两个导体，即两个电位点上时产生电流；其中导体组成圆形导电平台基座，以圆形导体为中心依次从小到大排列环形导体，同一圆环距离中心点的距离相等，即同一圆环内是等电位，采用环形导体直观展示距离放电点等距离的位置即是等电位这一原理；通过绝缘带隔离不同的电位区间，分割出不同的电位区间以区分各级电位。

作为优选例子，本发明还包括：所述导体包含一个圆形导体和多个环形导体，具体为：

所述圆形导体为电源正极，用于模拟发生接地或漏电故障时的接地点；

所述环形导体用于模拟距接地点不同距离的不同位置；其中，距离圆形导体位置越近，环形导体电位越高，最外层的环形导体为电源负极。

本优选例子通过导体中心的圆形导体作为电源正极，最外侧环形导体作为电源负极，模拟跨步电压故障地的真实情况，距离中心位置越近，电位越高。

作为优选例子，本发明还包括：所述体验装置包括扶手和绝缘防滑胶垫；

所述扶手位于圆形导电平台上，由圆形导电平台中心延伸至圆形导电平台边缘；

所述绝缘防滑胶垫位于圆形导电平台与扶手之间。

本优选例子通过安装扶手以帮助操作人员在操作台上行走的时候提供安全稳固的支撑，以防摔倒；通过在圆形平台和扶手之间安装绝缘防滑胶垫，可使得操作人员立身于胶垫之上，进入绝缘区。

作为优选例子，本发明还包括：所述试验假人包括假人指示灯电路；

所述假人指示灯电路包括触电指示灯模块和安全指示灯模块；

发生触电的情况下，电流经过触电指示灯模块，触电指示灯亮，且当第一接触点和第二接触点之间的电位越高时，触电指示灯越亮；

不发生触电的情况下，电流经过安全指示灯，安全指示灯亮。

本优选例子通过试验假人内的指示灯电路展示假人模拟状态下触电和安全的状态，并在触电状态下时直观展现电流的大小。

作为优选例子，本发明还包括：所述控制操作中心用于控制操作台电压和开关设备电源，具体为：

设置所述操作台中心位置，设置所述圆形导体最高电压为第一预设值，设置距离所述操作台中心位置最远环形导体电压为0；

设置当前所述圆形导体电压为第二预设值，其中所述第二预设值在第一预设值范围内，在第一预设值范围内以第三预设值逐步递增；

控制操作台设备电源的打开和闭合。

本优选例子通过控制操作中心对操作台的电压的设置，可以灵活改变操作台的电压大小，通过电压的改变进一步模拟距离实际跨步电压故障地远近的电压状态。

作为优选例子，本发明还包括：所述指示灯电路包括直流稳压电源、平台开关、电阻模块和多个LED灯；

所述电阻模块由多个电阻串联而成；

多个所述电阻与多个所述LED灯对应；

其中，多个所述LED灯的第一接口与电阻模块连接，第二接口连接至圆形导电平台。

本优选例子通过指示灯内电阻模块和多个LED灯对应连接，并连接至圆形导电平台上，当圆形导电平台上的导体产生电流时点亮其连接的对应LED灯，进一步直观展示该平台上产生电流的导体。

作为优选例子，本发明还包括：多个所述电阻与所述圆形导电平台的多个导体对应；

在电阻对应的圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上，多个所述电阻阻值呈等比递减；

或者，在电阻对应的圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上，多个所述电阻阻值呈等差递减。

本优选例子通过对应电阻满足在圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上依次规律递减的关系，来满足靠近圆形导体对应电阻分压最大，环形导体分压逐步递减，最外侧环形导体分压最小，模拟跨步电压故障地距离故障点越近相邻的电位点的电压差越大的关系。

作为优选例子，本发明还包括所述发生触电的情况为打开设备开关，将试验假人放置于圆形导电平台上，当试验假人的第一接触点和第二接触点接触圆形导电平台的同一导体，无电流产生，安全指示灯亮；

所述不发生触电的情况为打开设备开关，将试验假人放置于圆形导电平台上，当试验假人的第一接触点和第二接触点接触圆形导电平台的不同导体，产生电流，触电指示灯亮。

本优选例子通过试验假人的第一接触点和第二节触点接触同一导体时安全指示灯亮，展示接触同一导体时，即接触同一电位时无电流产生；试验假人的第一接触点和第二接触点接触不同导体时触点指示灯亮，展示接触不同导体时，即接触不同电位时无电流产生；直观展示并步状态和跨步状态下电流的状态。

作为优选例子，本发明还包括：所述设置所述圆形导体最高电压为第一预设值，具体为：

所述第一预设值低于36V。

本优选例子通过将圆形导体最高电压设置低于36V，即低于人体最高能接受电压，用于保护操作人员安全。

本发明提供一种跨步电压仿真装置，通过操作台直观展示了理想情况下放电点等距离的位置即等电位的原理现象，模拟了真实跨步电压存在的地面状态，保护了操作人员的安全，装置的电压始终设置在人体可承受范围内，并当电压产生异常波动时及时断电；同时直观展示并步和跨步在跨步电压仿真实验中电流的状况，操作人员可以控制装置的电压，以及装置的开关断电。本发明提供的一种跨步电压仿真装置提高了仿真装置的安全性和用户体验。

附图说明

图1是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的装置结构示意图；

图2是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的操作台结构示意图；

图3是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的圆形导电平台结构示意图；

图4是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的圆形导电平台指示灯电路原理图；

图5是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的圆形导电平台电位示意图；

图6是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的试验假人结构图；

图7是本发明提供的一种跨步电压仿真装置的某一实施例的试验假人指示灯电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术操作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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种跨步电压仿真装置，适用于提高仿真装置的安全性和用户体验。

请参阅图1，在本发明的一个实施例中，提供了图1所示的一种跨步电压仿真装置1，包括：操作台2、试验假人6和控制模块7；

所述操作台2包括圆形导电平台3、体验装置4和限流电路5；所述圆形导电平台3用于模拟跨步电压的地面；所述体验装置4用于进行跨步电压安全体验；所述限流电路5用于控制电流大小并当电流产生异常时自动断电；

所述试验假人6用于打开开关后放置于所述操作台上，所述试验假人6的第一接触点和第二接触点与操作台的圆形导电平台3接触；根据所述试验假人6的第一接触点和第二接触点的状态，显示电流状态；

所述控制模块7包括紧急电源模块8和控制操作中心9；所述紧急电源模块8位于所述体验装置4，用于供操作人员自主关闭圆形导电平台3电源；所述控制操作中心9用于控制操作台2电压和开关圆形导电平台3电源。

请参阅图1图4，在本发明实施例中，操作台2包括圆形导电平台3、体验装置4和限流电路5，圆形导电平台3作为操作台2的基座，直观展示了理想情况下放电点等距离的位置即等电位的原理现象，模拟了真实跨步电压存在的地面状态，台面装有体验装置4，使得体验操作人员可在跨步电压仿真下进行安全体验，台下安装有限流电路5，使得装置的电压始终在人体可承受范围内，并当电压产生异常波动时及时断电；试验假人6通过第一接触点与第二节触点与圆形导电平台连接，产生电流，直观展示并步和跨步在跨步电压仿真实验中电流的状况；控制模块7包括紧急电源模块8和控制操作中心9，紧急电源模块8安装于体验装置4的扶手上，控制操作中心9独立存在于操作台之外，使得操作人员可以控制装置的电压，以及装置的开关断电。

所述圆形导电平台包括指示灯电路、导体和绝缘带；

所述指示灯电路用于当导体与外界产生电流时亮灯；

所述导体包含一个圆形导体和多个环形导体，圆形导体位于圆形导电平台中心，环形导体由小到大依次排列；

所述绝缘带位于两个相邻的导体之间，用于隔离不同的电位区间。

请参阅图2至图3，在本发明实施例中，圆形导电平台3包含指示灯电路，当相应的电位点与外界发生电流的时候，指示灯亮；圆形导电平台3正中间的圆形导体模拟当发生接地或漏电故障时的接地点，外面的圆环导体模拟距接地点距离不同的位置；两个相邻的导体之间设置绝缘带，隔离出不同的电位区间，绝缘带宽度应该以不影响操作中电位的接触为条件。

请参阅图2，黑色曲线代表绝缘带，用于隔离处不同的电位区间，黑色直线代表体验装置扶手，白色为贴在操作平台且等高的绝缘防滑胶垫。

在本发明实施例中，圆形导电平台3表面应设置粗糙，或采用防滑材质，以防操作人员滑倒。

所述导体包含一个圆形导体和多个环形导体，具体为：

所述圆形导体为电源正极，用于模拟发生接地或漏电故障时的接地点；

所述环形导体用于模拟距接地点不同距离的不同位置；其中，距离圆形导体位置越近，环形导体电位越高，最外层的环形导体为电源负极。

请参阅图2至图5，本发明实施例中，圆形导电平台3正中间的圆形导体为电源的正极，代表着当发生接地或漏电故障时的接地点，外面的圆环导体代表距接地点距离不同的位置，距离中心位置越近，电位越高，在最外侧为电源负极。

所述体验装置包括扶手和绝缘防滑胶垫；

所述扶手位于圆形导电平台上，由圆形导电平台中心延伸至圆形导电平台边缘；

所述绝缘防滑胶垫位于圆形导电平台与扶手之间。

请参阅图2，在本发明实施例给出的图片中，黑色直线代表扶手，白色部分为贴在圆形导电平台3上的绝缘防滑胶垫，当操作人员站在圆形导电平台3上时，只要操作人员一只脚离开圆形导电平台放在绝缘防滑胶垫上即不会有电流。

所述试验假人包括假人指示灯电路；

所述假人指示灯电路包括触电指示灯模块和安全指示灯模块；

发生触电的情况下，电流经过触电指示灯模块，触电指示灯亮，且当第一接触点和第二接触点之间的电位越高时，触电指示灯越亮；

不发生触电的情况下，电流经过安全指示灯，安全指示灯亮。

请参阅图6，在本发明实施例中，试验假人包含假人指示灯电路，当试验小人接触试验平台上同一电位时，指示灯亮绿灯，提示安全；试验小人接触不同电位时，绿色安全灯灭，红色的触电指示灯提示电流流经路径的红色灯带亮。

请参阅图7，在本发明实施例中，假人指示灯电路包括与非门电路，其中与非门电路的两个输入端，一端为常为高电位，另一输入端的电位取决于电阻RL两端是否为同电位。在发生触电的情况下，有电流流经触电指示灯，指示灯亮，且如果第一接触点和第二接触点之间的电位越高，指示灯越亮，此时电阻RL两端电位差不为0，经电压比较器后输出高电位，接到与非门的一个输入端，此时与非门两端都输入高电位，则输出低电位，虽经功率放大仍输出较低电压，安全指示灯灭；在未发生触电的情况下，流经电阻RL的电流为0，触电指示灯灭，电阻RL两端的电压为0，经电压比较器后输出为0电位。此时输入与非门为低电位，与非门输出高电位，经功率放大，输出高电位，安全指示灯亮。

所述控制操作中心用于控制操作台电压和开关设备电源，具体为：

设置所述操作台中心位置，设置所述圆形导体最高电压为第一预设值，设置距离所述操作台中心位置最远环形导体电压为0；

设置当前所述圆形导体电压为第二预设值，其中所述第二预设之在第一预设值范围内，在第一预设值范围内以第三预设值逐步递增；

控制操作台设备电源的打开和闭合。

请参阅图5，在本发明实施例中，分别设置圆形导体电压最高值和设置最外侧环形导体电压为零，在圆形导体电压最高值内可改变圆形导体电压以适应不同使用场景。

所述指示灯电路包括直流稳压电源、平台开关、电阻模块和多个LED灯；

所述电阻模块由多个电阻串联而成；

多个所述电阻与多个所述LED灯对应；

其中，多个所述LED灯的第一接口与电阻模块连接，第二接口连接至圆形导电平台。

请参阅图4，在本发明实施例中，指示灯与电路由多个电阻和LED灯组成，其中电阻之间的关系应该满足从R1到RX依次变小的关系，以此来满足R1的分压最大，RX的分压最小，即距离故障点越近相临电位点的电压差越大的关系；当导体产生电流时，指示灯亮以直观展示产生电流的导体。

多个所述电阻与所述圆形导电平台的多个导体对应；

在电阻对应的圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上，多个所述电阻阻值呈等比递减；

或者，在电阻对应的圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上，多个所述电阻阻值呈等差递减。

请参阅图4，在本发明实施例中，电阻之间的关系应该满足从R1到RX依次变小的关系，以此来满足R1的分压最大，RX的分压最小，即距离故障点越近相临电位点的电压差越大的关系。

所述发生触电的情况为打开设备开关，将试验假人放置于圆形导电平台上，当试验假人的第一接触点和第二触点点接触圆形导电平台的同一导体，无电流产生，安全指示灯亮；

所述不发生触电的情况为打开设备开关，将试验假人放置于圆形导电平台上，当试验假人的第一接触点和第二接触点接触圆形导电平台的不同导体，产生电流，触电指示灯亮。

请参阅图6至图7，在本发明实施例中，试验假人应具备至少两种状态，第一种为并步状态，可以保证只接触到一个电位点；另一种为跨步状态，至少可以接两个及以上的电位点。当试验假人处于并步状态接触试验平台上同一电位时，指示灯亮绿灯，提示安全；当试验假人处于跨步状态接触不同电位时，绿色安全灯灭，红色的触电指示灯提示电流流经路径的红色灯带亮。

所述设置所述圆形导体最高电压为第一预设值，具体为：

所述第一预设值低于36V。

在本发明实施例中，将圆形导体最高电压设置为36V，以保护人体安全，但在其他可能实施例中，可将圆形导体最高电压设置为其他数值，以符合不同使用场景。

本发明实施例提供一种跨步电压仿真装置，通过操作台直观展示了理想情况下放电点等距离的位置即等电位的原理现象，模拟了真实跨步电压存在的地面状态，保护了操作人员的安全，装置的电压始终设置在人体可承受范围内，并当电压产生异常波动时及时断电；同时直观展示并步和跨步在跨步电压仿真实验中电流的状况，操作人员可以控制装置的电压，以及装置的开关断电。本发明可供技术操作人员进行安全的跨步电压培训。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术操作人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种跨步电压仿真装置，其特征在于，包括：操作台、试验假人和控制模块；

所述操作台包括圆形导电平台、体验装置和限流电路；所述圆形导电平台用于模拟跨步电压的地面；所述体验装置用于进行跨步电压安全体验；所述限流电路用于控制电流大小并当电流产生异常时自动断电；

所述试验假人用于打开开关后放置于所述操作台上，所述试验假人的第一接触点和第二接触点与操作台的圆形导电平台接触；根据所述试验假人的第一接触点和第二接触点的状态，显示电流状态；

所述控制模块包括紧急电源模块和控制操作中心；所述紧急电源模块位于所述体验装置，用于供操作人员自主关闭圆形导电平台电源；所述控制操作中心用于控制操作台电压和开关圆形导电平台电源。

2.根据权利要求1所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述圆形导电平台包括指示灯电路、导体和绝缘带；

所述指示灯电路用于当导体与外界产生电流时亮灯；

所述导体包含一个圆形导体和多个环形导体，圆形导体位于圆形导电平台中心，环形导体由小到大依次排列；

所述绝缘带位于两个相邻的导体之间，用于隔离不同的电位区间。

3.根据权利要求2所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述导体包含一个圆形导体和多个环形导体，具体为：

所述圆形导体为电源正极，用于模拟发生接地或漏电故障时的接地点；

所述环形导体用于模拟距接地点不同距离的不同位置；其中，距离圆形导体位置越近，环形导体电位越高，最外层的环形导体为电源负极。

4.根据权利要求1所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述体验装置包括扶手和绝缘防滑胶垫；

所述扶手位于圆形导电平台上，由圆形导电平台中心延伸至圆形导电平台边缘；

所述绝缘防滑胶垫位于圆形导电平台与扶手之间。

5.根据权利要求1所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述试验假人包括假人指示灯电路；

所述假人指示灯电路包括触电指示灯模块和安全指示灯模块；

发生触电的情况下，电流经过触电指示灯模块，触电指示灯亮，且当第一接触点和第二接触点之间的电位越高时，触电指示灯越亮；

不发生触电的情况下，电流经过安全指示灯，安全指示灯亮。

6.根据权利要求1所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述控制操作中心用于控制操作台电压和开关设备电源，具体为：

设置所述操作台中心位置，设置所述圆形导体最高电压为第一预设值，设置距离所述操作台中心位置最远环形导体电压为0；

设置当前所述圆形导体电压为第二预设值，其中所述第二预设值在第一预设值范围内，在第一预设值范围内以第三预设值逐步递增；

控制操作台设备电源的打开和闭合。

7.根据权利要求2所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述指示灯电路包括直流稳压电源、平台开关、电阻模块和多个LED灯；

所述电阻模块由多个电阻串联而成；

多个所述电阻与多个所述LED灯对应；

其中，多个所述LED灯的第一接口与电阻模块连接，第二接口连接至圆形导电平台。

8.根据权利要求7所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，多个所述电阻与所述圆形导电平台的多个导体对应；

在电阻对应的圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上，多个所述电阻阻值呈等比递减；

或者，在电阻对应的圆形导电平台由所述圆形导体至环形导体方向上，多个所述电阻阻值呈等差递减。

9.根据权利要求5所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述发生触电的情况为打开设备开关，将试验假人放置于圆形导电平台上，当试验假人的第一接触点和第二触点点接触圆形导电平台的同一导体，无电流产生，安全指示灯亮；

所述不发生触电的情况为打开设备开关，将试验假人放置于圆形导电平台上，当试验假人的第一接触点和第二接触点接触圆形导电平台的不同导体，产生电流，触电指示灯亮。

10.根据权利要求6所述的一种跨步电压仿真装置，其特征在于，所述设置所述圆形导体最高电压为第一预设值，具体为：

所述第一预设值低于36V。