近場周界智能警示監控系統的應用

黎嘉潁，郭小華

（佛山供電局，廣東 佛山 528000）

1 現 狀

目前，大部分變電站站內設備維護檢修作業專業分界點不能很清晰地劃分，現場跨專業作業情況經常存在。由于不同專業的作業人員對設備整體的熟悉程度不一，因此現場作業風險比較難控制。例如，變電站內在運中設備一次部分停電，二次部分不一定在停電狀態，有可能電流電壓回路還在帶電，當一次專業人員對此類一次已停電的設備開展相應維護工作時，在無法判別二次回路是否已停電的情況下，會造成設備短路及接地情況，嚴重的會出現人身傷害、設備損壞及產生電網危害的情況。作業人員在作業面存在交叉時，缺乏技術和經驗支撐，同樣存在作業風險。現在常用的標示牌、警示標簽往往局限在通用，而沒有針對性。此外，現場作業人員風險意識不足，直接導致存在跨專業風險的作業出現不可控的場景，導致安全問題發生。

2 設 計

（1）每個變電站電氣設計不一樣，單憑通用模板去識別跨專業風險不符合現場實際需要，必須滿足現場實際設備需要。

（2）僅按照需要開展作業才開展風險辨識做法被動，各專業的作業任務清單及關鍵作業任務都是原來固有的，可以根據這些作業任務清單和關鍵任務結合現場提前識別出跨專業風險模型，按照風險定級。

（3）根據跨專業風險導致的后果建立一個風險評級體系，以區別不受控導致后果的嚴重性，并且以文字、燈光、聲音媒介對作業人員進行提醒。

（4）監控系統根據用途分為5個組成部分：定義系統、觸發系統、信號系統、顯示輸出系統級電源及通信系統。圖1為近場周界智能警示監控系統結構圖。

圖1 近場周界智能警示監控系統結構圖

2.1 定義系統

根據設備類型、設備覆蓋的任務清單、存在風險、可能引發的后果形成一個評級體系，根據使用現場不同對象切換模式。根據使用的場景不同，形成不同的使用方案。

2.1.1 編號定義

根據設備類型、存在風險、專業分界的編號原則，形成編制規則，形成數據庫，用于給裝置定義編號。

2.1.2 設備類型

根據變電站內設備類型，一次設備定義為E01，二次設備定義為E02。

2.1.3 風險等級

根據存在風險可引發的后果進行定義，可多個定義同時存在，本設計可標識三個風險定義并存，具體如下。

（1）引發事故事件：引發事故D（Danger）；引發事件A（Alarm）。

（2）是否引發人身傷害：是H（Hurt）；否N/A。

（3）是否引發設備損壞：是（B）Broken；否N/A。

2.1.4 專業管理所屬

變電一次專業管理為P（Primary）；變電二次專業管理為S（Secondary）；站端自動化專業為A（Automation）；輸電專業管理為L（Line）；其他為O（Other）。

2.1.5 專業界面

跨專業界面定義為Y，非跨專業界面定義為N。

2.1.6 編號舉例

圖2為編號定義規劃圖。例如，220 kV斷路器機構箱01：E01-DAB-P-Y-01；220 kV母線差動保護屏01：E02-DAB-P-Y-01。

圖2 編號定義規劃圖

2.2 觸發系統

觸發原理采用雙采集來源觸發，即熱能+超聲波。

2.2.1 超聲波測距

本系統利用超聲波回波原理測定靠近物體與測定物的距離。根據電力系統安全規程，安全作業距離最低電壓等級10 kV為0.7 m，本設計就根據此規定，超聲波測距觸發裝置認定人體靠近開展作業距離為小于0.7 m。（可根據使用者實際需要進行重新定義）

2.2.2 熱能采集

用于判定臨近環境物體是否為生物，本設計針對人的作業過程及環境使用，所以不考慮動物類鄰近模式，不考慮動物類體溫補償。人體正常溫度為35～37 ℃，以25 ℃環境溫度為設計標準，觸發溫度取30 ℃，可根據現場四季氣候變化取溫度補償值。熱能采集媒介采用射線紅外線采集物體表面溫度以區別人體及非人體。

2.2.3 觸發、確認停止

觸發：本設計定義以上兩個條件滿足后，10 s觸發，啟動信號系統及顯示輸出系統，發出警示信息，并利用顯示輸出系統開出，延續下一步需要的動作及功能；10 s內離開測定物，采集測量重置，停止觸發計時，重新實時采集。

確認停止：觸發警示信息現場作業人員確認風險控制措施已確認，由作業人員確認，按確認按鈕停止發出信號。

超聲波測距及紅外測溫同時無測量數據讀取為0，而且5 min內無新采集數據，停止發出信號，重新進入采集模式。觸發系統工作流程如圖3所示。

2.3 信號系統

信號系統負責反映設備的運行狀態及動作狀態。

信號由兩部分組成：視覺告警、聽覺告警。

視覺告警：按狀態指示燈的功能分為電源指示燈、正常燈、告警燈，三者組成視覺感知的告警。

聽覺告警：根據不同的設備類型、潛在的作業風險，播放出語音警示信息。例如，根據定義系統定義的設備，對應的語音提示信息：“XXX設備屬于XXX風險設備，必須做好XXXXX控制措施才能開展作業，請注意！措施確認請復位！”

圖3 觸發系統工作流程

2.4 顯示輸出系統

顯示輸出系統負責控制顯示屏以及開出外部設備功能。

根據現場實際需要，定義告警信息并在裝置達到動作要求下以液晶LCD顯示。根據現場實際需要，定義告警信息并在裝置達到動作要求下啟動其他外在設備。

2.5 電源及通信系統

電源及通信系統為監控系統提供工作電源，以及對外傳輸工作信息。

電源分為內部工作電源和外部工作電源。其中內部工作電源是供給系統定義、觸發系統、信號系統及顯示輸出系統正常工作狀態所需要電源。外部工作電源是維持警示系統整體正常工作所需，也是內部工作電源的減壓源。

通信系統采用無線與有線聯絡方式，作用是將現場數據上傳遠端或云端。

3 優 點

本文的監控系統可根據現場不同設備類型、管轄分解以及錯誤作業產生的后果定義不同的設備組別，實用性廣；根據雙觸發原理確認是否人來開展作業任務，既能提前識別、提前警示，又能避免誤報。此外，根據場景不同，監控系統使用的電源可選擇性強，續航時間長。監控系統有就地與現場檢查機制，能監控設備運行情況，有問題能及時處理。

4 結 論

本文設計的監控系統可應用于110～500 kV變電站內戶內及戶外場所重要回路箱柜、端子排的警示提醒；可根據現場實際要求變更警示對象：電流回路（帶點運行、和電流）、電壓回路、跳閘回路以及其他重要回路的文字、語音信息。本文設計的監控系統安裝、調試簡單，使用方便，并且擁有自主產權，利于推廣生產及應用。