[发明专利]单相断线经杆塔接地故障下的人身安全评估方法及系统

权利要求书

1.一种单相断线经杆塔接地故障下的人身安全评估系统，其特征在于，包括电流传感器(101)、LED报警灯(104)、多音喇叭(105)、投影灯(106)、电源模块(201)、中央处理单元(202)、放大电路(205)；

电源模块(201)与中央处理单元(202)相连；

中央处理单元(202)分别与电流传感器(101)、故障LED报警灯(104)、投影灯(106)、放大电路(205)相连；

放大电路(205)还与多音喇叭(105)相连；

中央处理单元(202)用于根据电流传感器(101)采集的数据进行计算；计算方法如下：

(1)计算故障杆塔周围土壤区域的任意P_i点电位值V_Pi：

设杆塔的口字形接地装置的总周长为L，将L划分成n个大小相同的微段，令第j微段的长度为L_j，由此在杆塔附近土壤区域任意P_i点产生电位值V_Pi由下式计算：

①当P_i点位于口字形接地装置正上方区域外时：

②当P_i点位于口字形接地装置正上方区域内时，将微段j分成m个大小相等的微分段：

式(1)～(3)中，R_Pj为互电阻，其值定义为第j微段施加单位电流源时在点P_i产生的电位；由于接地装置与土壤之间不完全紧密接触，存在土壤颗粒与空气间隙组成的接触层，ρ₀为接触层电阻率；h₀为接触层厚度；I为流入口字形接地装置的总电流；ρ为土壤电阻率；r和r’分别为点P_i与第j微段中心点及其镜像点的距离，r、r’L_j；k表示微段j第k个微分段，d_j^k为由微段j第k个微分段流入土壤的电流；a为口字形接地装置的导体半径，b为第k个微分段长度；以口字形接地装置几何中心为坐标原点，沿输电线路向前一杆塔延伸画x坐标轴，沿x坐标轴逆时针旋转90度画y坐标轴，垂直于土壤表面画z坐标轴，x₀、y₀、z₀分别为第j微段中心点的位置坐标，x₁、y₁、z₁分别为P_i点的位置坐标；K₀和K₁分别为零阶和一阶第二类修正贝塞尔函数；λ为积分变量；g为计算点个数，c为修正系数；

(2)经任意相距为1m的P(p₁，q₁，r₁)、Q(p₂，q₂，r₂)两点的电位差计算经过人体的电流值I_P：

式(5)中，V_P、V_Q分别为P、Q两点的电位；R_in为人体内部电阻，R₀为人体皮肤电阻；b₁为人体等效接地半径；

式(6)中，D为P、Q两点到口字形接地装置中心的水平距离的最大值；

(3)根据人体可承受电流划分跨步电压危险区域：

当I_P＝100mA时，对应P、Q两点计算D＝D₁；同理当I_P＝25mA时，D＝D₂；I_P＝6mA时，D＝D₃；I_P＝1mA时，D＝D₄；

当I_P100mA，即DD₁时，该区域为一等危险，导致死亡；当25mAI_P100mA，即D₁DD₂时，该区域为二等危险，导致肌肉收缩，呼吸困难；当6mAI_P25mA，即D₂DD₃时，该区域为三等危险，导致疼痛难耐；当1mAI_P6mA，即D₃DD₄时，该区域为四等危险，导致轻微刺痛；当I_P1mA，即DD₄时，该区域为安全区域；

之后根据计算结果，通过LED报警灯(104)进行光报警，并通过投影灯(106)投影出各个区域进行警示；

放大电路(205)用于将中央处理单元(202)传来的音频信号放大，之后通过多音喇叭(105)进行声音报警。