[發明專利]低壓用戶端防觸電監測與保護方法與裝置

有效

• 申請號: 201911097160.1
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110912097B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 湯曉君;王經緯;顏玲;張峰;榮命哲;吳翊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H5/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明公開了一種低壓用戶端防觸電監測與保護方法與裝置，其能夠監測經過隔離變壓器的供電線路并在人體發生觸電情況時予以保護，通過電壓和電流傳感器，檢測兩根供電導線對地電壓和觸電電流，定位觸電位置，分辨出構成觸電回路的導線，判斷出觸電類型，從而微處理器輸出相應的控制信號，電子開關及時動作，使得發生觸電的導線與地短接。本發明不僅可以實現單線觸電保護，還解決了雙線觸電的威脅。本發明整個動作時間小于10ms，如此便在人體觸電的情況發生但還未對人身造成傷害前解決觸電威脅，從而保護人身安全。此外，與其他觸電保護裝置相比較，本發明在單線觸電情況下，不需切斷電源，在保護人體安全的同時仍能繼續供電，能夠保證供電的連續性。

技術領域

本發明屬于安全科學、電氣工程、儀器科學與技術領域，具體涉及一種低壓用戶端防觸電監測與保護方法與裝置。

背景技術

目前，進入用戶的市電通常是380V三相交流電，以及220V單相交流電。對于一般的家庭、文旅、文化、辦公等場所的用電，更多采用的是220V單相交流電，其中一個是火線，另一根是地線。當人體觸及地線時，無觸電感，但觸及火線時，有強烈的觸電感，甚至出現生命危險。地線絕緣層破損后，不會出現火災，但火線絕緣出現問題后，可能出現火災。

為了防止常規線路火線絕緣導致的火災，以及人體觸碰火線導致觸電的情況出現，有些家庭、文旅等場所在進入用戶的進線端添加了一個隔離變壓器，使得用戶線路與市電實現電氣隔離，進入用戶的線路沒有地線和火線之分。此時，進入用戶的雙絞線中的兩根線對地具有一定的、幾乎相等的分布電容。而分布電容大小取決于電纜的長度、幾何尺寸以及絕緣材料。因此，大地相當于兩根線纜的中性點，每根導線上的有效電壓近似為110V。當人與大地完全接觸時，人與大地幾乎是一個等勢體，當人并未完全與大地完全接觸，比如穿著鞋站立，人和大地之間的電容，遠比導線與地之間的電容大，此時，人和大地近似為一個等勢體。當人身體觸及其中一根導線時，那根線對地電容上的電就會流過人體與大地相連，使其與地成為或近似成為等勢體，另一根導線和大地之間的電壓變為220V或近似220V。這種方法可以有效防止常規市電火線絕緣出現問題后，可能引起火災的問題，但對人體觸電依然無法完全杜絕。如果線路較短，由于分布電容小，電容上儲存的電能很小，容抗很大。人意外觸碰單根線路時，電容上存儲的電能通過人體放電，產生的暫態電流較小，導線之間通過人體形成的穩態電流也小，故此時并不一定會有明顯的觸電感；但如果線路很長，則分布電容會變大，電容儲存的電能增大，容抗減小。此時，人觸及該導線，電容放電時通過人體的暫態電流可能較大，導線之間通過人體形成的穩態電流也會增加，以至于會有明顯的觸電感。如果萬一出現觸及兩根導線，則還可能出現生命危險。

發明內容

針對目前存在的觸電事故，本發明旨在提供一種用于家庭、文旅、辦公等場所的低壓用戶端防觸電監測與保護方法與裝置。在當人體意外觸碰電氣線路時，快速判斷觸電導線并對分布電容放電，保護人們生命安全。

本發明采用如下技術方案來實現的：

低壓用戶端防觸電監測與保護裝置，包括一個隔離變壓器、兩個電壓傳感器、一個或多個電流傳感器、調理電路、微處理器、兩個電子開關以及一個斷路器；其中，

兩個電壓傳感器分別為第一電壓傳感器和第二電壓傳感器，兩個電子開關分別為電子開關S₁和電子開關S₂；